Elektronik i drivhuset

Et drivhus skal kunne være alene hjemme, så man kan tage på ferie eller weekend – strengt taget skal det også passe sig selv til hverdag, ellers går det lidt op og ned med pasningen. Først og fremmest skal man kunne styre temperatur og vanding.

Temperaturen er det letteste at styre, og mon ikke alle har automatiske vinduesåbnere? De koster ikke meget, og kan suppleres med at lade døren stå åben i varme perioder. Det gør ikke noget, at der bliver lidt køligt om natten, det har planterne godt af.

Vandingen kan klares med et vandingsur på en udendørs vandhane og slange og drypvanding. Det er overkommeligt, men der vandes på faste tidspunkter, og uanset om planterne trænger til vand. Et drivhus bruger en del vand, mit på 14 kvadratmeter bruger 25-40 liter om dagen i solskinsperioder, og det bliver let til 5-6 kubikmeter på en god sommer.

Når vejret er enten sol eller gråvejr er det ikke så vanskeligt at vande, men skiftet mellem sol og gråvejr eller gråvejr og sol er et problem. Måske hænger planterne ikke, når solen kommer frem, men de kan alligevel mangle vand, og tomater får griffelråd og agurker springer et par frugter over. For at klare den situation skal der måles og reageres, og det kræver elektronik og programmering.

Ja, det lyder nørdet, men er sjovt, så hæng bare på. Kernen i det hele er en mikroprocessor på en printplade med forbindelser. En meget populær er Arduino, som koster ca. 200 kr. Der findes kopier til ca. 70 kr, og de kan fungere lige så godt. Arduino’en skal have strøm, og en strømforsyning koster omkring 70 kr og op. Så skal der sensorer til, som måler f eks lys og temperatur, det er typisk fra 10 til 50 kr stykket. Elektronikken samles på et såkaldt breadbord, der har huller og forbindelser, så der ikke skal loddes.
Arduino’en, og tilsvarende, kan måle strømstyrker f eks fra en lysmåler, eller et digitalt signal f eks fra en temperaturmåler. Via et program kan der gives en impuls til et relæ, der styrer større strømstyrker. Til de fleste ting kan man finde programmer på nettet, og efterhånden finder man ud af, at det ikke er så svært.
Man kan starte for omkring 500 kr – alt efter hvor tingene købes.Jeg handler en del hos el-supply.

Elektronik er noget med strøm, og her gælder Stærkstrømreglementet. Jeg har spurgt myndighederne flere gange, og det er svært at få et klart svar, men min konklusion er, at Stærkstrømsreglementet gælder fra nul volt. Det vil sige, at man strengt taget ikke må rode med 5 volt fra en Arduino, men underligt nok må man skifte en stikkontakt med 230 volt.

Hvad gør man så? Snak med en elektriker om at få lavet en udendørs stikkontakt i drivhuset og om, hvordan resten af elektronikken håndteres. Strømforsyning og relæer kan elektrikeren bygge ind i en kasse, så man blot skal sætte ledninger i.

I alt hvad jeg herefter skriver om går jeg ud fra, at det elektriske er i orden og lovligt!

I kommende blogs vil jeg skrive om forbindelser til og fra Arduinoen, hvordan man måler temperatur og jordfugt, lidt om programmering og styring af f eks et varmeapparat i drivhuset og det, jeg roder med lige for tiden, nemlig måling af vækstlampers lys i de forskellige farver.

Opbevaring af sommerblomster i drivhuset om vinteren

Sommerblomster, Pelargonier, Fuchsia osv tåler ikke frost og skal helst stå i en vindueskarm vinteren over. De fylder meget, efterhånden som der kommer flere forskellige til, og hvad gør man så?

Drivhuset er ikke en løsning, med mindre man finder en form for varme. Det kan hurtigt blive dyrt, men der er en mellemvej, plantekuvøsen, som du kan læse mere om her. Det drejer sig om et lille drivhus i drivhuset, elektrisk opvarmet og termostatstyret.

Jeg blev inspireret af Freddy og har lavet min egen udgave, på mange punkter mere primitiv, fordi styringen måske tog overhånd.

img_8226

Her er en tom ramme, hvor der dyrkes i om sommeren. Den sorte slange er en del af et varmelager i gulvet, hvor der gemmes solvarme, nu med luft i stedet for vand. Der måles temperatur i luften i drivhuset, i plantekuvøsen, i gulvet og i udblæsningen fra varmelageret.

img_8228

Varmeapparatet er køleren fra en bærbar, i den blanke firkant sidder 2 effektmodstande, der hver afgiver 25 Watt ved 12 volt.

img_8229

En løs bænk til planterne og et stativ, så de kan dækkes med plastic.

img_8232

En skøn blanding af lidt af hvert. Når vejret er frostfrit tager jeg plastic’en af, så de får mest muligt lys.

Styring

Styringen er et selvskrevet program i en Arduino mikroprocessor. Den styrer solfangeren og lagring af varme i gulvet, og sætter varme på om natten, i 3 trin, så der hverken bliver for koldt eller varmt. Indtil nu, i begyndelsen af december 2016, har der været frostnætter, men 25 Watt kan sagtens klare at holde det frostfrit, og så taler vi om 75 øre i døgnet.

De nærmere detaljer får du på min anden hjemmeside, Plantevejledning, i løbet af en god ugestid…..

Automatisk vanding af planter i drivhus, program

Et program til automatisk vanding af planter i et drivhus skal baseres på måling af jordfugt, og være skrevet til at håndtere de store skift i planters vandforbrug, når vejret skifter.

Der er 3 forhold, der især påvirker planters vandforbrug, og dermed vandingen i et drivhus:

  • Solindstrålingen stiger kraftigt om foråret, er høj om sommeren og aftager igen om efteråret.
  • Vandforbruget er stort på solskinsdage, og meget lille på gråversdage.
  • Planterne vokser fra små til store, og deres vandforbrug stiger tilsvarende.

Hvert drivhus er forskelligt, der dyrkes i spagnum eller jord og forskellige planter. Det betyder, at samme vanding vil give forskellige resultater, og det skal programmet også tage hensyn til.

 

Et vandingsprogram skal baseres på målinger af jordfugt, men selve vandingen skal ske under hensyn til de 3 forhold. Det kræver, at programmet også måler resultatet af en vanding og bruger det til at tilpasse næste vanding.

Programmet skal vide måleværdier for tør og fugtig jord, og vil derefter holde jordfugten inden for disse. Den store udfordring ligger i skiftet fra en periode med sol til gråvejr og omvendt.

Programmet skrives på en PC og overføres til vandingscomputeren, en Arduino,  men de basale værdier i programmet skal kunne tilpasses uden at have fat i PC’en igen.

Hvis det lyder indviklet kan jeg trøste med, at i gartnerier er det gartneren, der bestemmer vanding. Det er endnu ikke lykkedes at skrive et vandingsprogram til gartnerier, selv om der måles hvert andet minut.

 

PS.: Det er meget tørt at sidde og programmere, så ind imellem går jeg en tur ned i drivhuset:

 

img_8126

Måling af temperaturer i drivhuset med thermistorer

En thermistor er en elektrisk modstand, der ændrer værdi med temperaturen. De er billige, omkring 10 kr stykket, men der er en del arbejde før det fungerer. det kræver også en Arduino eller lignende.

Der findes mange gode måder til at måle temperaturer i drivhus, men vil man styre ud fra resultatet er det nødvendigt at bruge en form for processor.

De mest almindelige thermistorer er af NTC-typen, Negative Temperature Coefficient hvilket vil sige, at den elektriske modstand bliver mindre, når temperaturen stiger. Det er faktisk modsat af det normale, men det lader vi lige ligge….

Thermistorer er ikke lineære, dvs at de reagerer ikke lige kraftigt på forskellige temperaturer. Man må derfor vælge en thermistor, der passer til det temperaturområde, der skal måles i. I områder 0 – 30 grader C har jeg valgt 10K thermistorer (10 kilo ohm) og i området op til 100 grader en 100K.

Hver thermistor sættes i serie med en modstand af samme værdi, og der måles midt mellem de 2 og til analog input på Arduinoen – der er masser af vejledning på nettet.

Der findes flere komplicerede formler til at beregne temperaturen ud fra spændingsfaldet over thermistoren, men mange års erfaringer fra gartnerier har vist, at hver sensor har sine egne karakteristika – de er til gengæld stabile, så hvis man indretter sig efter det får man et godt resultat.

Kalibrering

Jeg brugte en DS18B20 til at måle den nøjagtige temperatur med en opløselighed på 0,06 grader.

IMG_7493

Kredsløbet til 4 Thermistorer blev lavet på en strimmel Veroboard, thermistorerne blev loddet på ca. en meter ledning og den uisolerede del dyppet i 2-komponentlim, så de fik et isolerende lag.

Alle sensorer blev dyppet i en spand vand, der havde stået ude natten over, der blev hældt en sjat varmt vand i spanden efter hver måling og aflæst igen når temperaturen var stabil.

Kode til Arduino

Koden læser værdien af 4 thermistorer over A0 – A3 og skriver resultatet på PC. Jeg venter 50 millisekunder mellem hver læsning, måske er det ikke nødvendigt, men der er jo tid nok.

void setup() {

Serial.begin(9600);
}

void loop() {

int sensorValue0 = analogRead(A0);
delay(50);
int sensorValue1 = analogRead(A1);
delay(50);
int sensorValue2 = analogRead(A2);
delay(50);
int sensorValue3 = analogRead(A3);
delay(50);

Serial.println(sensorValue0);
Serial.println(sensorValue1);
Serial.println(sensorValue2);
Serial.println(sensorValue3);
Serial.println(” “);
delay(2000);
}

Resultater

Thermistorernes værdier ved forskellige temperaturer ses i tabellen. I det undersøgte temperaturinterval er thermistorerne meget tæt på at være lineære, så jeg har lavet en regression for hver enkelt thermistor, den kan så sættes ind i programmet og dermed får man temperaturen. Der findes steder på nettet, hvor man kan lave regressioner.

Man kan ikke lave tabeller direkte på en hjemmeside, de laves i et plugin og sættes ind via et link, så det kan være lidt svært at have kontrol med, hvordan det ser ud.

TemperaturA0A1A2A3
2.56480501513494
10.13536556569555
19.12600616626622
23.19629644656654
28.25650666677680

Beregninger

Thermistorernes regressioner viser tydeligt, at man kan ikke bruge en standardformel til beregning af massefabrikerede produkter. Men ved at kalibrere og beregne hver thermistor for sig får man meget nøjagtige målinger.

TempA0 = -68.222 + 0.147x

TempA1 = -74.169 + 0.152x

TempA2 = -76.662 + 0.153x

TempA3 = -64.743 + 0.135x

 

 

 

Hvad lærte jeg af drivhussæsonen 2015?

Sommeren 2015 var kølig, med ikke ret meget sol i juli men dejlig august og efterår. Det var den første sommer, hvor jeg fik lidt styr på drivhuset. Hermed mine erfaringen og tanker angående næste år.

Varmelageret
Cirkulationspumpen blev vendt, så vandstrømmen tager luftbobler med op til toppen, hvor der er en udluftning. Solfangerdelen blev hæftet til træstænger, så det ser pænere ud og der ikke er vulker, hvor luftbobler lukker for cirkulationen.
Styringen starter cirkulationen, når lufttemperaturen er højere end i varmelageret, det skal programmeres om, så cirkulationen også starter når lufttemperaturen er under 5 grader, så solfangerdelen ikke frostsprænger.
Det er i yderpunkterne af sæsonen, at der er glæde af varmelageret – stangbønner om foråret og salat om vinteren.

Skygge
Året før var det nødvendigt med kridt på glasset, dette år har vindruerne skygget så meget, at det ikke har været nødvendigt.

Dyrkningsmetode
Kapilærkasserne er skiftet ud med kasser i lærketræ, fyldt med kompost, det sparer på spagnum’en – dog er der ca. 5 cm spagnum i toppen for at hæmme ukrudtet i at spire.

Vanding
Drypvanding direkte på en lille pumpe har virket fint, styringen sker med en sensor, der måler fordampningen.

Vand
I 2015 blev 2 palletanke koblet til taget på huset, sammen med den mindre tank ved drivhuset kan der nu samles 2,5 kubikmeter regnvand. Fra at spare mest muligt på vandet må jeg nu af og til pumpe vand til æbletræerne for at få plads til det næste regnvejr.

Styring
Styringen sker med mikrocomputere programmeret i C+, til cirkulationspumpen en Arduino og til vandingen en Seeeduino Mega. Een af dem kunne sagtens klare det hele, men i udviklingsfasen er det lettest at have det lidt fordelt.
Et gennemgående problem er stadig start og stop af elektromotorer i cirkulationspumpen og vandingspumper – det genererer variationer i spændingen, som slår systemets display ud, selv om elektronikken er syltet ind i kondensatorer og optokopler.

Snegle
Er blevet et tiltagende problem. I løbet af vinteren skal der elektrisk hegn på siden af dyrkningskasserne – det bliver spændende at se, om det virker.

Kartofler
Fine kartofler sidst i april.

Jordbær
Modne jordbær fra 1. maj til lidt ind i juni, ca. en håndfuld om dagen.

Stangbønner
I juni og igen i september, pænt udbytte, men de gror vildt.

Tomater
De første tomater kan plantes ud tidligere end i 2015, så det skal prøves næste år.
Sungold er en orange tomat, der smager fantastisk, jeg har taget stiklinger til overvintring, da det er en F1, så den ikke kan frøformeres fra egne frø. Frugterne revner ret hurtigt efter modning, så man skal lige lære at plukke på det rette tidspunkt.
To røde tomater, Alicante og Marmande smagte ikke af noget, så de kommer ikke med næste år.
Der er købt frø af Sweet Aperitif og Capriccio til næste sæson.

Agurk
Gik over al forventning, har nok fået 70 agurker på 2 planter, og jævnt fordelt over sæsonen.

Vindrue
Til trods for at over halvdelen af klaserne blev klippet af så var der alt for mange, slutresultatet i omegnen af 30 kg. Til næste år skal den nederste halvdel af de blivende klaser klippes af, og der skal klippes på langs i siden, så der åbnes op ind til klasen.

Skadedyr og sygdomme
Der har ikke været skadedyr, selv om der er Hvide fluer i jordbærrene på friland. Det skyldes nok, at jeg slet ikke sprøjter, heller ikke med sæbe og lignende. Der er en del snyltehvepse af forskellig slags, og de gør nok arbejdet.
Larver af natsværmere, knoporme, var et stort problem sidste år, men ikke i år.

Af svampesygdomme har der kun været lidt gråskimmel sidst på sæsonen, men døren står også åben døgnet rundt.

 

 

 

Varmelager i drivhus og styring – hvad koster det og hvordan?

Jeg har fået et par spørgsmål om hvad det koster at lave et varmelager i et drivhus, hvad man får ud af det og hvordan man får det gjort.

Hvilken type anlæg skal man vælge

Der er 2 muligheder. Et anlæg som mit, der består af 50 m sort tomrør som solfanger, og ca. 20 m PEX-rør i jorden plus en lille pumpe til at cirkulere vandet i systemet. Den anden mulighed er at blæse den varme drivhusluft ned gennem et system af kloakrør i jorden.

Den første mulig, med vand, er den bedste til at transportere varme fra luften og solen i drivhuset og ned i jorden, men det er også den mest besværlige at lave og arbejde med. At blæse luft gennem rør i jorden flytter umiddelbart kun 1/4 energi, men er lettere at arbejde med, og der er ingen vand, der skal tappes og fyldes pga vinteren.

Styringen er den samme, baseret på temperaturfølere og en Arduino mikroprocessor.

Men det kræver, at man selv kan lidt og synes, at varmeanlægget er lige så sjovt som det at dyrke planter.

Hvad får man ud af det

Groft sagt en vækstsæson, der starter 1-2 måneder tidligere og varer 1-2 måneder længere, så ca. en fjerdedel længere vækstperiode.

Styringen kan udbygges til gardiner, vanding osv….

Og hvad koster det

50 m sort tomrør kan findes til 120 kr, PEX-rør i jorden er værre, det sælges kun i store længder, men koster ca. 10 kr meteren. En akvariepumpe til cirkulation ligger på 3-400 kr. Et overslag lyder på 700-1000 kr.

Et 11 cm kloakrør på 3 m koster ca 120 kr, diverse bøjninger ligger på ca. 30 kr. Blæseren koster 100-300 kr alt efter type. Et overslag lyder på 700-1000 kr.

Styringen består primært af en Arduino til 200 kr og temperaturfølere til 40-60 kr stykket (DS18B20) , hertil et display til 300 kr og diverse ledninger og strømforsyning, som kan findes i genbrugsbutikker til ingen penge. Med 5 temperaturfølere bliver overslaget på 800 kr.

Det praktiske

Det kræver noget gravearbejde og samling af rør og pumpe/blæser.

Styringen skal programmeres i et sprog, der hedder C/C+ , meget kan findes på nettet, men det er lettest hvis man selv kan lidt.

Hjælp

Jeg bidrager gerne med mine erfaringer, skal jeg dybere ind i det kan det også lade sig gøre, men kræver så lidt dækning af min tid/kørsel.

 

Solfanger i drivhus, varmelager i gulvet

Så er der vand på anlægget, solfangeren er bygget om og cirkulationen vendt, mere herom senere. Varmelageret har holdt drivhuset frostfrit selv med 3 graders frost om natten.

Det er let at notere temperaturer i luften og varmelageret, og skrive dem ind i et regneark, men at få pæne kurver over i HTML er straks sværere. Her er 4 dage med sol og frost om natten.

graf 15 marts 15

Den nederste kurve er jordtemperaturen udenfor i 25 cm dybde, her er temperaturen 4-5 grader. Den mørkerøde er temperaturen i varmelageret under gulvet i drivhuset, målt i 25 cm dybde. Her er temperaturen mellem 8 og 12 grader.

Den øverste kurve er temperaturen i solfangeren, den ligger op til 6 grader over lufttemperaturen, og det kunne den ikke før solfangeren blev bygget om. Vandet i solfangeren går altså ned i varmelageret med 25 – 30 grader på en solskinsdag. Om morgenen når cirkulationspumpen starter kommer vandet retur med 8 – 10 grader, men i løbet af en times tid stiger returtemperaturen til 15 – 17 grader fordi varmen spreder sig langsomt i varmelageret.

Hvad kan det bruges til

Varmetabet fra et drivhus er meget stort, og temperaturen er kun 2 – 3 grader højere end normalt.

Planters vækst er meget afhængig af jordtemperaturen, og dyrker man direkte i jorden, eller som jeg, i højbede, så er der en tydelig effekt. Sidste år så jeg, at dyrkningskasser isolerer fra jordvarmen, og giver et dårligt resultat, så foreløbig tegner alt godt.

 

 

 

Solfanger til gulvvarme og varmelager i drivhus

Det gik lidt stærkt da jeg lavede solfangeren forrige år, 50 m tomrør blev hængt op i bugter og dal. Det så ikke pænt ud, men virkede. Effekten af varmelageret og gulvvarmen var tydelig, mindst en måneds længere vækstperiode i hver ende.

002

Ud over at det var meget lidt pænt at se på så var der luft i rørene, og det var ikke til at få ud pga de bugtede rør. Nu er der skåret lister af forskallingstræ, tomme gange tomme, sortmalet og med tomrørene på hver side, sat fast med kabelstrips.

004

Der er 6 lister med rør på hver side, håbet er at få luften ud ved at løfte dem i skiftevis hver ende.

Der er ikke fyldt vand på systemet endnu (11. februar 2015), men med en vejrudsigt, der lover slut vinter med enkelte undtagelser, så varer det ikke mange dage.

Drivhusduinoen, der styrer det hele, har fået ur og kalenderchip, herom senere. Sidste år startede cirkulationspumpen, når lufttemperaturen var et par grader varmere end varmelageret. Nu starter jeg så tidligt, at cirkulationspumpen også skal starte, når lufttemperaturen er under 5 grader, så pumpe og rør ikke fryser.

Drivhus, varmelageret virkede

I disse dage med masser af solskin er temperaturen i drivhuset 23-24 grader, vandet i solfangeren går i varmelageret med 28 grader og kommer op igen med 20 grader – sådan cirka. Om aftenen er temperaturen i varmelageret typisk 25 grader og 18 om morgenen.

I går aftes, 2. maj 2014, blev der varslet om udbredt nattefrost, så jeg tvangsstartede cirkulationspumpen og lod den køre hele natten. Her til morgen var alt hvidt af rim, også græsplænen. Temperaturen i drivhuset var 11 grader, og det samme var varmelageret, så det har altså haft en effekt.

Programmet, der styrer cirkulationspumpen, starter pumpen når lufttemperaturen er 2 grader over temperaturen i varmelageret. Det skal udvides med en styring, der starter pumpen når lufttemperaturen er under 10 grader. Man kunne også styre efter udetemperaturen?

Varmelagring i gulvet i drivhus – hjælper det?

 

Hjælper det

 

Her er temperaturerne på en solskinsdag den 11. marts, men det viser meget godt, hvad der sker her i foråret. I løbet af dagen stiger temperaturen i varmelageret fra 8 til 16 grader og den følgende nat afkøles det til 9 grader. Det frøs 3 grader den nat, men drivhuset var frostfrit, en Julestjerne overlevede. Den næste dag skinnede solen også, og lufttemperaturen steg hurtigt, men da jeg sluttede med at notere var cirkulationspumpen endnu ikke startet, det gør den først, når lufttemperaturen er 2 grader varmere end temperaturen i varmelageret.

Her i begyndelsen af april kommer temperaturen i varmelageret op på 18 grader og det køles til 1 i løbet af natten. Jeg har ikke noget at sammenligne med, men alt trives og gror, jordbærrene har blomstret en uge nu. Jordtemperaturen udenfor er 6-7 grader.