Проект" Моя умная теплица"

Проект «Моя умная теплица»

Конкурс: Лучшее детское изобретение

Номинация:сельское хозяйство и биотехнологии

Выполнил: Таиров Тимур ученик 8 класса МОУ СОШ р.п. Старотимошкино

Руководитель: кадермятова гульнара хамзиевна учитель физики

Разработка и изготовление модели «Моя умная теплица»

В основе функционирования теплицы лежат простые принципы физики – тепловое излучение и теплообмен. Теплица собирает поступающее извне тепловое излучение, превращает его в тепло и сохраняет его. Это позволяет удерживать внутри теплицы определённую температуру, создавая наиболее благоприятную среду для роста растений.

• Также теплица защищает как от воздействий внешней среды – погодных условий, ветер, град или снег и от вредителей – жуков, саранчи и домашних животных

Цель проекта

Выращивание овощей в теплице – это тяжелый труд наших родителей, и мы решили облегчить им эту работу, разработав действующую модель теплицы, работающую под управлением микроконтроллеров « Arduino » , обеспечивающих автоматизацию основных процессов по выращиванию овощей в дачных теплицах .

Получение тепла в теплице

• Главная задача теплицы – утилизировать тепловое излучение, получаемое извне от солнечных лучей или искусственных источников. Внутри стен теплицы тепловое излучение превращается в тепло, нагревая теплицу изнутри.
• Материалы, из которых сделана теплица, также влияют на способность удерживать тепло и регулировать температуру внутри теплицы. Например, поликарбонат отлично подходит в качестве материала для теплицы благодаря высокому коэффициенту теплового расширения и высокой теплоустойчивости. Теплица – это герметичное помещение, а это делает невозможной циркуляцию воздуха между внутренним помещением теплицы и окружающей средой.

Регуляция температуры в теплице

• Тепловое излучение быстро нагревает воздух внутри теплицы и медленно прогревает грунт. Теплый воздух, в свою очередь, способствует получению и, самое главное, сохранению почвой тепла. Почва способна очень долго удерживать тепло, даже когда источник теплового излучения становиться неактивен, например, в простой теплице без отопления грунт, нагретый днём солнцем, сохраняет полученное тепло в течение ночи.
• По законам физики, почва нагревается днем благодаря тому, что температура воздуха в теплице днём высокая, а ночью, когда температура воздуха без солнечных лучей падает, почва начинает, наоборот, отдавать сохранённое тепло, нагревая воздух. Такой вот нехитрый цикл создаёт внутри теплицы постоянный температурный режим.
• В более продвинутых теплицах используются еще и дополнительные средства отопления, что дает возможность уже вручную управлять терморегуляцией без оглядки на погоду, но базовый принцип получения-сохранения-отдачи тепла остается все тот же.

«Применение цифровых технологий на садовом участке - это просто и интересно!

«Arduino» и его датчики

Что нужно разработать, чтобы теплица стала «Умной»

• Поддержание теплового баланса в теплице
• Разработан теплоаккумулятор для рекуперации тепла
• Установка светоотражательного экрана.

Что нужно разработать, чтобы теплица стала «Умной»

• Накопление воды, прогрев за счет солнца и капельный полив овощей по расписанию или по показателю влажности.
• Контроль за влажностью воздуха - при понижении включать туманообразователь.

Что нужно разработать, чтобы теплица стала «Умной»

• Продление светового дня за счет импульсного светодиодного красно-синего спектра света

ФИТОЛАМПА

Что нужно разработать, чтобы теплица стала «Умной»

• Энергообеспечение за счет аккумулятора 12В\10А, заряжаемого солнечной батареей на 10 Вт.
• Для увеличения КПД солнечной батареи разработать треккер для слежения за солнцем на основе МКА.

Вывод

• В результате получилось осуществить капельный полив, получить нужное для растений соотношение красного и синего света, удалось сделать автоматическое открывание форточки в нужное время для поддержания теплового режима в теплице.
• Модель «Умной теплицы» с применением микроконтроллеров на платформе Arduino получилась работающей, причем возможен перенос этой системы в настоящую теплицу без особых изменений. А применение высокотехнологичных продуктов и материалов позволит увеличить производительность и эффективность теплиц.

Литература

• 1. Н. Курдюмов http://kurdyumov.ru/knigi/teplica/teplica00.php
• 2. К.Тимошенко. Теплица из поликарбоната с тепловым аккумулятором и автоматическим поливом http://sad.delaysam.ru/teplicy/teplicy1.html
• 3. http://www.buyincoins.com/?r=category/index&cid=0&keyword=arduino
• 4. К.Тимошенко. Теплица из поликарбоната с теплоаккумулятором своими руками. Описание и эксплуатация. http://newforum.delaysam.ru/topic.php?forum=1&topic=61
• 5. http://www.buyincoins.com/item/5460.html
• 6. К.Тимошенко.Фитолампа http://mbtclub.ru/index.php?route=product/product&path=97&product_id=160
• 7. Массимо Банци. Arduino для начинающих волшебников.
• 8. Платт Чарльз. Электроника для начинающих.