V súčasnosti čelia farmári v oblasti poľnohospodárstva veľkým problémom so zalievaním svojich plodín. Je to preto, že nemajú správnu predstavu o dostupnosti energie. Aj keď je k dispozícii, potrebujú načerpať vodu a počkať, kým sa pole poriadne zaleje, čo ich núti prestať s inými činnosťami, ktoré sú pre nich tiež dôležité, a tak strácajú svoj drahocenný čas a námahu. Existuje však riešenie - automatický zavlažovací systém rastlín pomáha nielen farmárom, ale aj ostatným pri polievaní záhrad. Tento automatický zavlažovací systém sníma obsah vlhkosti v pôde a automaticky zapne čerpadlo, keď je napájanie zapnuté.
Správne používanie závlahového systému je veľmi dôležité, pretože hlavným dôvodom je nedostatok rezervovanej vody na pôde kvôli nedostatku dažďa a neplánované využívanie vody, v dôsledku čoho sa veľké množstvo vody míňa. Z tohto dôvodu je automatický systém zavlažovania rastlín veľmi užitočný vo všetkých klimatických podmienkach.
Výhody Automatickej Kvapôčkovej Závlahy
Kvapková závlaha je jeden z najefektívnejších spôsobov zavlažovania pre pestovanie okrasnej či úžitkovej záhrady. Efektivita spočíva v tom, že dodáva vodu priamo ku koreňom rastlín a tým minimalizuje jej odparovanie a plytvanie vody. Jednou z najvýznamnejších výhod kvapkovej závlahy je jej schopnosť výrazne znížiť spotrebu vody v porovnaní s tradičnými metódami zavlažovania. Kvapková závlaha dodáva vodu priamo ku koreňom rastlín, čím minimalizuje straty spôsobené odparovaním a odtokom.
Kvapková závlaha poskytuje rastlinám optimálne podmienky pre rast tým, že udržiava konštantnú vlhkosť pôdy. Tým, že voda je dodávaná priamo ku koreňom, sa listy a stonky rastlín nenamáčajú. To znižuje riziko vzniku hubových ochorení, ktoré sa často vyskytujú pri nadmernom vlhčení nadzemných častí rastlín. Kvapková závlaha má ešte jednu významnú výhodu - pomáha obmedzovať rast buriny. Keďže voda je dodávaná cielene ku koreňom pestovaných rastlín, okolité oblasti zostávajú relatívne suché. Redukcia rastu buriny nielen zlepšuje estetický vzhľad záhrady, ale tiež znižuje potrebu pletia a používania herbicídov.
Podzemné zavlažovacie systémy prinášajú celý rad výhod. Tou hlavnou je bezpochyby možnosť automaticky polievať záhradu, aj keď práve nie ste doma. Je jedno, či ste v práci, alebo odídete na dovolenku, nemusíte žiadať ochotného suseda, či by z času na čas záhradu nepolial. Podzemný zavlažovací systém nikde neprekáža, pri kosení trávy sa nemusíte báť, že ho kosačkou poškodíte, nemusíte zložito manipulovať so záhradnou hadicou, ktorá sa zachytí vždy, keď to najmenej potrebujete, navyše spravidla o čerstvo vykvitnuté kvety, ktoré poláme. Podzemný zavlažovací systém je dokonale zarovnaný s terénom, takže je prakticky neviditeľný. Systém je úplne bezhlučný, zavlažovať je možné teda aj v noci, bez toho aby rušil susedov.
Kľúčové Komponenty Zavlažovacieho Systému
Na zabezpečenie spoľahlivej a efektívnej prevádzky zavlažovacieho systému sú nevyhnutné špecifické komponenty, ktoré buď tvoria časť regulátora, alebo sú s ním v interakcii:
- Regulátor tlaku: Slúži na zabezpečenie optimálneho tlaku vody. Pre kvapkovú závlahu je to ideálne okolo 2 barov. Prednosťou hadice s kompenzáciou tlaku je to, že zaisťuje rovnomerný prietok vody po celej dĺžke hadice bez ohľadu na sklon terénu.
- Filter: Je významnou súčasťou celého závlahového systému, nakoľko zabraňuje upchatiu kvapkovačov v hadici nečistotami z vody a tým predlžuje celkovú životnosť celého systému. Filtre možno otvoriť a manuálne prečistiť.
- Elektromagnetické ventily: Každá z vetiev je zatváraná a otváraná samostatným elektromagnetickým ventilom. Prívodné potrubie, ku ktorému sú ventily pripojené, je vystavené pri uzatváraní ventilov veľkému tlaku, preto musí byť vyrobené z pevnej rúrky. Zároveň platí všeobecné pravidlo, že ventily by mali mať väčší priemer, než prívodné potrubie. Pri príliš veľkom tlaku sa pred ventily predsadí redukčný ventil (výsuvné rozstrekovače RAINJET sú navrhnuté pre tlak 1,5 - 3 bary). Zároveň je nutné pred ventily inštalovať hlavný kohútik, aby v prípade poruchy alebo údržby mohol byť celý systém bezpečne uzavretý. Elektromagnetické ventily sa starostlivo uložia v zemi na ploché kamene, drť či štrk. Nezabudneme na prívodné káble pre ovládanie ventilov.
- Riadiaca programovateľná jednotka: Podľa počtu ventilov, ktoré je nutné ovládať, sa zvolí riadiaca programovateľná jednotka. Riadiacu jednotku umiestnime v technickej miestnosti ako je napríklad záhradný domček, garáž, pivnica.
- Vodné čerpadlo: Používa sa na zásobovanie zavlažovacieho systému vodou, najmä ak vodovodný systém nemá dostatočný prietok.
- Senzor zrážok: Závlahový systém je vhodné doplniť aj senzorom zrážok, aby nedošlo k jeho prelievaniu a teda aj k zbytočnej spotrebe vody.
- Kvapkovacie hadice: Hadice (priemer 13-16 mm) so zabudovanými kvapkovačmi zabezpečujú, aby sa voda dostala na zavlažovaciu plochu s malou intenzitou.
- Spojky a tvarovky: Rôzne typy spojok na pripojenie hadíc, T-kusy na rozvetvenie, kolená na zmenu smeru atď. Tvarovky sa využívajú pre spájanie, redukcie hadíc a napájanie trysiek.
- Postrekovače: Pre závlahu záhrady sa využívajú hlavne statické a rotačné postrekovače.
Bloková Schéma Automatického Zavlažovacieho Systému Rastlín
Bloková schéma automatického zavlažovacieho systému rastlín obsahuje tri hlavné komponenty, a to mikrokontrolér, obvod motorového pohonu a obvod snímača.
Napájací Zdroj
Napájací zdroj sa skladá z transformátora, ktorý znižuje napätie na 12VAC. Pomocou mostíkového usmerňovača sa tento striedavý prúd premení na jednosmerný, potom sa reguluje na 5V pomocou regulátora napätia, ktorý sa používa na činnosť mikrokontroléra.
Princíp Činnosti
Keď obvod snímača zaznamená stav pôdy, porovná ju s referenčným napätím 5V. Tento proces sa vykonáva pomocou časovača 555. Keď je stav pôdy nižší ako referenčné napätie, tj 5 V, potom sa pôda považuje za suchú a časovač 555 okamžite odošle logický signál 1 mikrokontroléru. Mikrokontrolér potom zapne obvod pohonu motora a vyzve motor, aby pumpoval vodu do rastlín. Keď je stav pôdy väčší ako referenčné napätie, znamená to, že pôda už nie je suchá (alebo je dostatočne vlhká). Potom časovač odošle logický signál 0 do mikrokontroléra, ktorý vypne obvod pohonu motora a vyzve motor, aby zastavil pumpovanie vody. Nakoniec sa na LCD displeji zobrazí stav motora a pôdy.
Detailné Elektronické Komponenty pre Zavlažovací Systém
Hlavným komponentom používaným v tomto automatickom systéme zavlažovania rastlín je 7404 Hex Inverter. Hlavná funkcia výstupu meniča je úmerná vstupu, čo znamená, že ak je vstup meniča nízky, výstup meniča bude vysoký a menič bude dávať nízky výstup, ak je vstup vysoký. Hex invertor 7404 IC obsahuje šesť nezávislých meničov a rozsah prevádzkového napätia je okolo 4.75V až 5.5V, pričom napájacie napätie je 5V. Používajú sa v mnohých aplikáciách, ako sú ovládače, invertujúce vyrovnávacie pamäte atď. Tento IC je dostupný v rôznych balíkoch, ako je štvoritý plochý balík a balík dual-inline.
Aby obvod fungoval a aby sme polievali rastliny, používame túto jednoduchú logiku: keď je pôda suchá, má vysoký odpor a keď je pôda mokrá, má nízky odpor. Tento obvod pozostáva z dvoch sond, ktoré sú umiestnené v zemi. Tieto sondy vykonávajú prácu iba vtedy, keď je odpor pôdy nízky a nemôžu vykonávať prácu, keď je odpor pôdy vysoký. Na vedenie sond je napájanie zabezpečené z batérie, ktorá je zapojená do obvodu.
Keď pôda vyschne, spôsobí veľký pokles napätia v dôsledku vysokého odporu, čo zaznamená šesťhranný menič a vytvorí prvý časovač NE555. Tento časovač je usporiadaný ako monostabilný multivibrátor pomocou elektrického signálu. Keď je prvý časovač 555 aktivovaný na kolíku 2, generuje výstup na kolíku 3, a tento výstup sa privedie na vstup druhého časovača. Tento druhý časovač NE555 je nakonfigurovaný s astabilným multivibrátorom a generuje výstup na vytvorenie relé, ktoré je pripojené k elektricky ovládanej hodnote (ventilu) cez tranzistor SK100. Výstup druhého časovača zapína tranzistor, ktorý poháňa relé. Toto relé je pripojené na vstup elektrickej hodnoty a výstup elektrickej hodnoty sa dáva rastlinám cez potrubie. Keď je relé zapnuté, ventil sa otvorí a voda cez potrubie sa ponáhľa k plodinám. Keď sa obsah vody v pôde zvýši, odpor pôdy sa zníži a prenos sond začne prinútiť menič zastaviť spustenie prvého časovača. Nakoniec sa ventil, ktorý je pripojený k relé, zastaví.
Mikro Závlahový Systém
Mikro závlaha nie je nič iné ako pomalá a pravidelná aplikácia vody a živín postupujúcich po kvapkách priamo do koreňovej zóny rastlín cez nízkovýbojové žiariče a plastové potrubia. Tento zavlažovací systém je dnešnou potrebou, pretože prírodné zdroje vody, ktoré sú darom ľudstva, sa stali vzácnymi a ktoré teraz nie sú neobmedzené a navždy zadarmo. Svetové vodné zdroje sa však teraz rýchlo vracajú späť do starých koľají. Po dokončení štúdia vzájomného vzťahu medzi plodinami, pôdou, vodou a klimatickými podmienkami zistíme, že tento mikrozávlahový systém je vhodným systémom schopným dodávať presné množstvo vody do koreňovej zóny rastlín.
Tento systém zaisťuje, že rastliny nevydržia námahu alebo stres z menšieho a nadmerného zalievania. Výhody použitia tohto mikro zavlažovacieho systému spočívajú v tom, že s každou kvapkou použitej vody získame viac úrody, lepšiu kvalitu, skorú zrelosť, vyšší výnos. Navyše tento systém šetrí náklady na prácu a vodu až do 70 %.
Praktický Príklad: Automatický Zavlažovací Systém na Snímanie Obsahu Vlhkosti Pôdy s 8051 Mikrokontrolérom
Hlavným zámerom tohto projektu je vyvinúť automatický zavlažovací systém v oblasti poľnohospodárstva. Popis tohto projektu je popísaný nižšie.
Požadované Komponenty
Medzi požadované komponenty patria: mikrokontrolér série 8051, operačný zosilňovač, relé, vodné čerpadlo, diódy, regulátor napätia, kondenzátory, rezistory, LED, kryštál, tranzistor.
Napájací Zdroj
Napájací zdroj sa skladá zo znižovacieho transformátora, ktorý znižuje napätie na 12VAC. Pomocou mostíkového usmerňovača sa tento striedavý prúd premení na jednosmerný, potom sa reguluje na 5V pomocou regulátora napätia, ktorý sa používa na činnosť mikrokontroléra.
Bloková Schéma Automatického Zavlažovacieho Systému (8051)
Bloková schéma automatického zavlažovacieho systému na snímanie obsahu pôdnej vlhkosti obsahuje tri hlavné komponenty, a to mikrokontrolér 8051, komparátor a relé. Tento projekt využíva mikrokontrolér 8051, ktorý je naprogramovaný v softvéri Keil. Keď usporiadanie senzorov zaznamená vlhkosť pôdy, odošle signál do mikrokontroléra pomocou komparátora. Tu komparátor funguje ako rozhranie medzi usporiadaním snímania a mikrokontrolérom. Usporiadanie snímania je robené pomocou dvoch pevných kovových tyčí umiestnených do poľa v určitej vzdialenosti. Keď mikrokontrolér prijme signál, generuje výstup, ktorý poháňa relé a vyzve motor, aby pumpoval vodu do rastlín. Stav vodného čerpadla a pôdy je zobrazený na LCD displeji, ktorý je prepojený s mikrokontrolérom.
Tento systém automatického zavlažovania rastlín teda závisí od výkonu senzorov vlhkosti. Kedykoľvek je na požadovaných poliach potreba prebytočnej vody, nie je možné použiť senzorovú technológiu. Ale pomocou technológie DTMF budeme schopní zavlažovať požadované pole v požadovanom množstve.
tags: #blokova #schema #regulatora #zavlaha