Zbyňous Homepage
Zbyňous Homepage > Masožravé rostliny > SuperUPS

SuperUPS



Univerzální systém pro pěstování rostlin – SuperUPS

Zbyněk Lukeš, Jan Šebesta

Abstrakt - Tento text pojednává o vývoji a realizaci univerzálního modulu pro pěstování rostlin především v uzavřených vitrinách nebo boxech. Modul řídí několik periferií, kontroluje předem definované osvětlení, relativní vzdušnou vlhkost a teplotu prostředí. Během čtyřiadvaceti hodinového cyklu modul umožňuje naprogramovat tři časové sekvence s různými hodnotami. Rovněž zaznamenává tyto veličiny a změny stavu jednotlivých periferií. Modul může být rozšířen o další periferie, například o automatickou zálivku.

Úvod
V dnešní době, kdy s rozvojem internetu lze sehnat jakýkoliv rostlinný druh několika kliknutími myší, ať vzácnou masožravou rostlinu z vysokohorských či nížinných pralesů nebo z chladných a větrných stolových hor, kde jsou mlhy a srážky prakticky všudypřítomné. Získat tyto rostliny je jen otázka peněz, které ovšem nemusí být nikterak malé.
    Po nákupu vysněné rostliny je většinou problematické splnit všechny podmínky optimálního růstu, rostliny za nepříznivých podmínek zastavují růst, popřípadě přecházejí do trvalé hnědé stabilní formy (uhynou). Mezi největší problémy patří nedostatek světla (hlavně přes zimní období nebo rosnatky z okruhu Petiolaris), přebytek světla přes letní období nebo při okamžitých změnách slunečního svitu (většina rostlin s maximem osvětlení nemá problém až na některé druhy tučnic), s nízkou vzdušnou vlhkostí (téměř všechny masožravé rostliny milují vyšší vzdušnou vlhkost), s vysokou teplotou (jihoamerické či australské rosnatky, vysokohorské láčkovky), nebo naopak s problémem nízké teploty u rosnatek ze skupiny Petiolaris či pralesních nížinných láčkovek.
    Řešení je několik, avšak ne všechny jsou optimální. Rostlinám přisvětlujeme, ať už zářivkovými, výbojkovými či LED svítidly, avšak každý světelný zdroj produkuje teplo a tím se může snížit relativní vzdušná vlhkost a příliš zvýšit teplota. Zvýšení relativní vzdušné vlhkosti je možno umístěním rostlin do akvárií, prosklených vitrín nebo pomocí sonických mlhovačů nebo tryskových postřikovačů. Největší problém je dostatečný osvit a optimální vlhkost bez nebezpečí přehřátí, zvláště pokud máme akvárium umístěné na parapetu, bychom snížili náklady na přisvětlování.
    Na trhu neexistuje žádné univerzální řešení, které by splnilo všechny tyto požadavky. Existují univerzální časovače a termostaty, je možno sehnat oběhový chladicí systém, avšak poté je problematická instalace, zvlášť dokud má člověk jedno akvárium na parapetu.

Cíle vývoje
Během několika let tyto problémy vykrystalizovaly v projekt, u kterého jsme si vytyčili tyto cíle:
  • Univerzální systém osvitu, regulace vlhkosti pro vitrínu či akvárium, regulace teploty v zadaném rozmezí hodnot.
  • Možnost rychle reagovat na změnu osvětlení, vlhkosti a teploty pří náhle změně podmínek.
  • Kompaktnost a jednoduchá implementovatelnost i pro menší pěstební boxy.
  • Nízká spotřeba, možnost využití slunečního osvitu.
  • Napájení malým nízkým napětím 12 V. Toto je jedna z důležitých atributů, jelikož tam, kde je 100 % vzdušná vlhkost, se na chladných částech zařízení se kondenzuje voda…
  • Zobrazení aktuálních veličin: teploty, RVV, osvětlení, napájení, účinnosti, limitů.
  • Indikace stavu systému
  • Jednoduché ovládání
  • Malá hlučnost zařízení
  • Ukládání průběhu měřených veličin s možnosti dalšího zpracování a vyhodnocení pomoci PC.
  • Možnost připojit další periferie, možnost jejich nastavení (zálivková čerpadla, webkamery, možnost zpracování aktuálního stavu přes webové rozhraní), popř. dalšího neregulovatelného pěstebního prostředí.

Základní vlastnosti modulu SuperUPS
Po letech vývoje se nám podařilo zařízení vyvinout a naše zařízení má tyto vlastnosti:
  • Tři časově nezávislá nastavení podmínek během 24 hodin
  • Osvětlení dle zvoleného LED osvětlení (hustota, typ, kombinace dle volby pěstitele) na malém bezpečném napětí 12 V
  • Měření teploty až od -40°C do + 65 ° C (rozlišení 0,1°C) a RVV od 0 % do 99,9% (rozlišení 0,1%)
  • Malé rozměry 160 x 110 x 40 mm, hmotnost 0,2 kg
  • Pasivní a nehlučný regulátor teploty s mechanickým ventilátorem (rovněž je hlučnost omezena)
  • Elektronicky řízený mlhovač pro regulaci vysoké RVV.
  • Regulace a nastavení pěstebních podmínek 4 tlačítkovou klávesnicí
  • Automatické snížení spotřeby osvětlení při zvětšení vnějšího osvětlení.
  • Malé rozměry, v základní verzi jediný zdroj (adaptér)
  • Napájení 12 V (5A popř. 10A) kompaktním zdrojem umístěným mimo vitrínu či akvárium.
  • Zobrazení aktuálních veličin na alfanumerickém dvouřádkovém displeji (modrém)
  • Indikace aktuální činnosti pomocí tříbarevné LED diody
  • Jednoduché nastavení pomocí čtyř tlačítkové klávesnice
  • Regulace otáček ventilátoru pro malou hlučnost
  • Záznam 6000 minut stavu systému (teplota, vlhkost, osvětlení, aktuální stav periferií)
  • Možnost připojení další periferie např. závlahového čerpadla
  • Přístup a zobrazení přes rozhraní USB, RS-232

Obr. 1 : Přední pohled na vzorek (klávesnice , displej a indikace stavu - modrá (chlazení), červená (ohřev), zelená(větrák)


Obr. 2 : Popis displeje


Obr. 3 : Blokové schéma vzorku


Nastavení menu:

Time Start
: 0:00-23:55 stačí nastavit po 5 minutách, prostě dobu kdy to časovač zapne, na displeji nebude 0:00 ale od tohoto údaje.
Time Stop : Kdy to časovač celé vypne

Menu 1:

Time 1 Start (od kdy se začne sekvence 1)
Time1 Stop (ukončení sekvence 1)
Pwr LED 1.1 (0-100% - regulace osvětlení)
Pwr LED 1.2 (0-100% - regulace osvětlení)
Min Humidity 1 (0-100%) - minimální RVV, jinak se zapne mlhovač
Max Humidity 1 (0-100%) - maximální RVV, jinak se zapne pouze větrák
Min Temp 1 (po 0,5 °C) – jinak zapnut Peltier-ohřev + větrák
Max Temp 1 (po 0,5 °C) – jinak zapnut Peltier-chlazení + větrák
Humidity Sec 1 (1-300 s ) – jak dlouho poběží mlhovač
Humidity Seq 1 (1- 300 min ) – jak často poběží mlhovač
Pwr FAN1 (0-100%) – otáčky větráku, dostačuje 30%

Menu 2:

Seq 2 (On/Off) – zda budeme používat druhou sekvenci
Time2 Start (od kdy se začne sekvence 2, jet to rovno Time 1 Stop)
Time2 Stop (ukončení sekvence 2, buď do Time 3 Start nebo Time Stop )
Pwr LED 2.1 (0-100% - regulace osvětlení)
Pwr LED 2.2 (0-100% - regulace osvětlení)
Min humidity 2 (0-100%) - minimální RVV, jinak se zapne mlhovač
Max humidity 2 (0-100%) - maximální RVV, jinak se zapne pouze větrák
Min Temp 2 (po 0,5 °C) – jinak zapnut Peltier-ohřev + větrák
Max Temp 2 (po 0,5 °C) – jinak zapnut Peltier-chlazení + větrák
Humidity Sec2 (1-300 s ) – jak dlouho poběží mlhovač
Humidity Seq 2 (1- 300 min ) – jak často poběží mlhovač
Pwr FAN2 (0-100%) – otáčky větráku, dostačuje 30%

Menu 3:
Seq 3 (On/Off) – zda budeme používat třetí sekvenci
Time3 Start (od kdy se začne sekvence 3, jet to rovno Time 2 Stop)
Time3 Stop (ukončení sekvence 3, do Time Stop )
Pwr LED 3.1 (0-100% - regulace osvětlení)
Pwr LED 3.2 (0-100% - regulace osvětlení)
Min humidity 3 (0-100%) - minimální RVV, jinak se zapne mlhovač
Max humidity 3 (0-100%) - maximální RVV, jinak se zapne pouze větrák
Min Temp 3 (po 0,5 °C) – inak zapnut Peltier-ohřev + větrák
Max Temp 3 (po 0,5 °C) – jinak zapnut Peltier-chlazení + větrák
Humidity Sec3 (1-300 s ) – jak dlouho poběží mlhovač
Humidity Seq3 (1- 300 min ) – jak často poběží mlhovač
Pwr FAN3 (0-100%) – otáčky větráku, dostačuje 30%

Příklad nastavení 1: Teplomilné druhy (láčkovky), 14 hodinový cyklus, jedna vitrina

•    Time Start : 8:00
•    Time Stop : 22:00
   
•    Time 1 start 8:00
•    Time1 Stop 22:00
•    Pwr LED 1.1 100%
•    Pwr LED 1.2 0%
•    Min humidity 1 70%
•    Max humidity 1 100%
•    Min Temp 1 22C
•    Max Temp 1 28 C
•    Humidity Sec 1 120 s
•    Humidity Seq 1 60 min
•    Pwr FAN1 40%
•   
•    Seq 2 Off
  
•    Seq 3 Off
Příklad nastavení 2: vysokohorské láčkovky, jihoamerické rosnatky, heliamphory, 16 h cyklus (6:00-22:00), dvě osvětlení 

•    Time Start : 6:00
•    Time Stop : 22:00

•    Time 1 start 6:00
•    Time1 Stop 21:30
•    Pwr LED 1.1 100%
•    Pwr LED 1.2 90%
•    Min humidity 1 70%
•    Max humidity 1 100%
•    Min Temp 1 20C
•    Max Temp 1 26 C
•    Humidity Sec 1 120 s
•    Humidity Seq 1 60 min
•    Pwr FAN1 40%

•    Seq 2 On
•    Time2 start 21:30
•    Time2 Stop 22:00
•    Pwr LED 2.1 0% (vypnutí světel)
•    Pwr LED 2.2 0%
•    Min humidity 2 70%
•    Max humidity 2 100%
•    Min Temp 2 12 C (simulace noční mlhy a snížení teploty)
•    Max Temp 2 18 C 
•    Humidity Sec2 60 s
•    Humidity Seq 2 2 min – takže minutu mlží, minutu nemlží
•    Pwr FAN2 40%

•    Seq 3 Off

A několik obrázku rostlin pěstovaných systémem SuperUPS (foceno 23.1.2015, parapet bez přímého světla, 3 m od okna stěna vedlejšího domu).