Меню

Электроника для растений своими руками

Простейшая фитолампа для растений своими руками

Небольшие габариты, высокий КПД — вот основные достоинства светодиодных источников света, позволяющие собирать высокоэффективные и экономичные светильники.

Однако обычные светодиоды хоть и подходят для подсветки рассады, они расходуют свою энергию не так эффективно, как хотелось бы. Дело в том, что растениям не нужен равномерный спектр во всем диапазоне, им подавай побольше красного и синего. Именно эта часть спектра нужна хлорофиллу для фотосинтеза. Излучения в других диапазона для растений совершенно бесполезны.

Поэтому для подсветки рассады и взрослых растений целесообразнее всего собирать фитолампы для растений своими руками из светодиодов красного и синего свечения. Раньше так и делали:

В последнее время появились одиночные светодиоды, излучающие как раз в красной и синей частях спектра. Их еще называют светодиодами полного спектра (full spectrum led) или фитосветодиодами.
Именно на таких полноспектральных светодиодах я и решил собрать свой первый светильник для рассады.

Интересно, что я никогда не думал о том, как сделать светодиодную подсветку для рассады своими руками, пока не возникла такая необходимость. Оказалось, что это весьма увлекательное занятие.

Для этих целей были закуплены 3-ваттные полноспектровые фитосветодиоды для растений на кристалле Epistar.

Для питания была собрана небольшая схема драйвера (источника тока) на 500 ма, которую мне удалось разместить внутри корпуса от старого зарядника от мобильного телефона. На время тестов перемотал его изолентой, когда (и если) все заработает как надо — посажу на клей.

Можно вообще не заморачиваться с подходящим драйвером, а сразу купить весь комплект (драйвер + светодиоды) рублей за 400. Например, такой.

Известно, что главной проблемой при конструировании фитоламп своими руками из светодиодов является эффективное отведение тепла. При недостаточном охлаждении внутри кристалла светодиода протекают необратимые изменения, приводящие к снижению яркости и, в конечном итоге, к перегоранию.

Задачу охлаждения светодоидов решают разными способами:

  1. Активное охлаждение — когда светодиод обдувается кулером. Это снижает ресурс всей системы, привносит дополнительную вероятность поломки и увеличивает шум. Зато позволяет серьезно сократить размеры радиаторов.
  2. Пассивное охлаждение — это когда светодиоды устанавливают на радиатор из теплопроводного материала (медь, алюминий) и охлаждение происходит за счет естественного теплообмена с окружающей средой.

Второй способ, конечно, более привлекательный и менее затратный. Надо только взять радиатор побольше.

Площадь радиатора рассчитывается с помощью всяких сложных формул, но уже с древних времен радиолюбители всего мира используют тайное знание — на каждый ватт рассеиваемой мощности нужен радиатор 20 см 2 .

Для тех, кто собирает светодиодные фитосветильники для растений своими руками в промышленных масштабах, в продаже имеются специальный радиаторный профиль. Но он, на мой взгляд, слишком уж дорогие (200 руб за каждые 10 см профиля). Хотя выглядят, конечно, зачетно.

Поэтому я пойду по пути здравомыслящего человека — возьму алюминиевый профиль. Из него можно замутить лампу для рассады своими руками, которую не стыдно повесить над подоконником и при этом добиться отличного охлаждения.

В ближайшем строймаге были приобретены два П-образных профиля, один — поменьше (20х25х20х2, 133 руб), другой — побольше (30х30х30х1.5, 148 руб).
Отрезал желаемый кусок (у меня получилось 56 см), из остатков сделал заглушки по торцам, в которых проковырял отверстия под кабель и выключатель.

Для подвешивания светильника над цветами приделал две петли. Для этих целей хорошо подошли зажимы для тросов по 17 рублей за пару:
Изначально все светодиоды полного спектра для растений имеют планарное расположение выводов, поэтому их надо немного нарастить и загнуть вниз под 90 градусов. Вот так:

В мелком профиле насверлил дырок (туда будут вставляться светодиоды):
Для приклеивания светодиодов нужно брать спец клей, коих развелось просто пруд пруди.

Название клея Теплопроводность, Вт/(м·К) Впечатления
Thermally Conductive Adhesive GD9980 0.671 Хорошая консистенция, достаточно жидкая, легко расплющивается. Цвет белый. Схватывает минут за 15, полностью твердеет часа через 3, держит крепко. Можно найти за 460руб/30г.
Thermal Glue Halnziye HY910 0.975 Внешне и по консистенции напоминает Stars-922, только запах приятнее. Схватывает часа через 2, полностью застывает где-то через сутки. Легко наносится, хорошо выдавливается изо всех щелей, так что слой получается довольно тонкий. Остались хорошие впечатления. Цена: 150руб/10г.
Heatsink Plaster Stars-922 1.1 Довольно жидкий, размазывать удобно. Сохнет сутки, держит слабо. Тюбик после открывания надо использовать довольно быстро, за 2-3 недели, потом совсем засыхает. Не понравился, не смотря на то, что дешевый (80руб/10г).
Fujik Heatsilk Compound 1.2 Клей белого цвета, чем-то напоминает КПТ-8, но более жидкий. Клеить приятно: нанес капельку, притер к поверхности и прям чувствуешь как его присасывает. Подождал полчаса и можно паять, а через час уже фик оторвешь. После вскрытия упаковки клей можно годами хранить в холодильнике. Цена: 460руб/50мл. Короче, понравился.
Термоклей АлСил-5 1.46 Не понравился из-за того, что сохнет прямо в шприце. Купил, один раз воспользовался, закинул в ящик стола, а когда через пару месяцев он снова понадобился — он уже полностью затвердел. А один раз я прямо из магазина принес засохший. Фигня какая-то. Стоит 150 руб/3г.
Теплопроводный клей Kafuter K-5204K 1.6 Отличная прочность после высыхания (светодиод руками не оторвать), схватывается минут за 10, полностью закоксовывается через сутки и более. Объемное сопротивление 1×10 15 Ω•cm. Продают за 450 руб. (в тюбике 80 грамм).
Thermopox 85CT 2.2 Двухкомпонентный теплопроводящий клей, то есть перед применением необходимо смешивать как эпоксидную смолу. Не удобно. Приклеивает прочно, не хуже чем Kafuter. Теплопроводность на уровне хорошей термопасты, но дорогой (480 руб. за 5 грамм) и фик где найдешь.
Читайте также:  Здание в растениях в париже

Естественно, чем выше теплопроводность, тем круче. Но, если поверхности ровные и плотно прижаты друг к другу (на расстоянии в десятки микрон, тоньше листа бумаги А4), то теплопроводность термоклея перестает иметь определяющее значение. Хоть детским вазелином мажь, нормальный отвод тепла обеспечен. Тут уже на первое место выходит прочность соединения.

Термоклей, конечно, штука хорошая, но для небольших мощностей достаточно обычного красного герметика из автомагазина, которым мажут всякие прокладки при сборке двигателей. Я взял вот такой:

Держит очень даже неплохо.

Через сутки, когда герметик полностью схватился, подключил все светодиоды последовательно:

Осталось только соединить половинки корпуса и можно включать.

Свет от этих светодиодов очень непривычный, напоминает разведенную в воде марганцовку.

Измерения показали, что фитолампа потребляет 500 ма, общее напряжение 32 вольта.

К сожалению, уже через полчаса работы корпус лампы сильно разогрелся (60-65°C). Сам блок питания — тоже горячий. Работать-то оно при такой температуре будет, но все-таки радиаторы лучше брать побольше. Думаю, 30 см 2 на каждый Ватт мощности светодиода, будет самое то.

Несколько отверстий в корпусе зарядника помогли решить проблему перегрева драйвера:

Кстати, недорогой радиатор для одиночного светодиода куда-нибудь на дачу или в теплицу можно сделать из полос алюминия:

В завершении хочу показать еще как сделать фитолампу для растений своими руками (видео не мое, но очень познавательное):

Если вы такой же новичек в области светодиодного фитосвета, надеюсь, моя история помогла разобраться как сделать подсветку для рассады на подоконнике. Только не повторяйте моих ошибок — берите радиаторы бОльшей площади или ставьте вентиляторы.

Осталось только придумать, как повесить фитолампу на пластиковое окно и можно звать хозяйку принимать работу.

Знаю, что проще всего закрепить лампу на окне на супер-присосках, вот таких:

Я же пошел по наиболее дешевому пути: вырезал хомут из тонкого пластика (из крышки от ведра из-под краски) и загнул ему ножки с помощью фена. Вроде нормально получилось. А главное, можно, не снимая лампы, открывать окно в режиме микропроветривания.

И вот, моя первая светодиодная лампа для растений своими руками уже висит над рассадой:

Читайте также:  Резкий перепад температуры для растений

Источник

Устройство автоматического полива растений

Каждый из нас давно привык к использованию всевозможных гаджетов, облегчающих жизнь: мобильники, всевозможные смарты и планшеты и т. д. В этой статье мы заменим вашу привычную лейку на технологичный девайс для полива цветов, который будет заботиться о вашем любимом комнатном растении даже если вы уехали в отпуск.

Устройство собрано на базе доступного микроконтроллера ATMEGA 8 L в дешевом корпусе TQFP32 и двигателе от жесткого диска компьютера (HDD) который можно достать из старого винчестера компьютера. Схема содержит минимальное количество деталей и может быть дополнена произвольным функционалом. Питается от двух Li-ion аккумуляторов типоразмера 18650, напряжением 3,7 Вольт, включенных последовательно.
Полив производится фиксированными порциями каждые 24 часа.
Единственная кнопка — это тест работы, после ее нажатия последующие поливы будут осуществляться ровно в то же время с точностью до секунды. (Просто включил и в отпуск, никаких настроек, так что, можно предложить как подарочный вариант, без лишних инструкций).

Особенности конструкции:

  • работа от аккумуляторов несколько месяцев (низкое энергопотребление);
  • очень точные дозировки полива и точные промежутки времени между поливами;
  • не критичность схемы к деталям и их доступность;
  • отсутствие движущихся токоведущих частей в моторе, и как следствие — долговечность и надежность при работе в воде;
  • очень низкий уровень шума при работе двигателя;
  • не требует никаких настроек (полив раз в сутки) со звуковым и световым сопровождением;
  • защита от глубокого разряда батарей со звуковым предупреждением о необходимости заряда;
  • автоотключение световой индикации в ночные часы.

Конструкция представляет собой помпу (насос) погруженный в вазу с трубкой для полива и небольшим блочком электроники, закрепленным на этой же вазе с водой.

Итак, для начала, приступим к изготовлению помпы.

Старайтесь избегать токсичных паров секундного клея. После чего можно просушить и покрыть лаком. У меня под рукой был только лак для ногтей, он достаточно износостойкий.

Затем понадобится кусок гибкого шланга, например я взял кусок от строительного жидкостного уровня.
Просверлить ровное отверстие в резьбовой поверхности горлышка не так просто, мне пришлось сначала потренироваться на паре бутылок, в итоге ровно проплавил паяльником и гладко зачистил изнутри чтобы лопасть не задевала за неровности.
Вставляем кусочек шланга отрезанного под небольшим углом с усилием в отверстие горлышка и фиксируем прозрачным клеем типа момента. Трубочка и отверстие камеры должны быть достаточного диаметра, около 8 мм. Желательно вставить трубку не под прямым углом к корпусу, а с учетом того что поток будет вращаться против часовой стрелки.

Для крепления трубки не желательно использовать супер клей, т.к. он при высыхании сильно портит поверхность пластика и корпус становится мутным, теряя прозрачность. Тут отлично подходит прозрачный герметик или клей мент на гелиевой основе.
Теперь остается собрать помпу, прикрепив камеру к мотору, отцентрировать чтобы обеспечить свободное вращение лопастей внутри, закрепить винтами, загерметизировать щели прозрачным герметиком и приклеить сверху прозрачную крышку с отверстием посередине 14 мм.

Напомню, что крыльчатка будет крутиться строго против часовой стрелки, это важно. Далее припаиваем четырех жильный провод к двигателю и покрываем пайку лаком, подпаиваем синий smd светодиод к одной из обмоток (через резистор 1 кОм), анодом к общему. Теперь при работе он мерцает под водой.
Несколько слов о двигателях от винчестеров.
Некоторые типы таких моторов при раскручивании ротора руками продолжают вращение в одну сторону заметно с лучшим скольжением чем в другую. То есть при попытке придать вращение по часовой стрелке ротор остановится почти сразу. Такие устройства имеют другую конструкцию подшипника и эти движки вероятно подходят для наших целей лучше. Хотя у меня оба типа работают в воде давно и отлично поживают.
Обмотки проверяются так. Двигатель должен быть с четырьмя контактами. Нам нужно найти один из крайних контактов который является средней точкой. Этот вывод будет подключаться к плюсу питания, остальные от него по порядку — первый, второй, третий — будут подключены к мосфетам. Тестером меряем сопротивление между всеми соседними контактами. Меньшее сопротивление будет показывать один из крайних контактов.
Это общий, его — на плюсовую шину. Провод крайне желательно зафиксировать на корпусе мотора, для этого можно просверлить пару миллиметровых отверстий и прижать этот шлейф медной скобочкой. Когда помпа готова на ее патрубок одевается изогнутый шланг внутренним диаметром не менее 8 мм. и длинной 20 см через который и будет осуществляться полив. Теперь можно изготовить печатную плату и спаять девайс.
Плата изготавливается из одностороннего стеклотекстолита методом ЛУТ.
Обращаю внимание, что картинка трассировки и компоновки печатной платы не отзеркалена для того чтобы проще было сверяться при монтаже. При печати ЛУТ нужно повернуть зеркально, либо использовать файл SprintLayout находящийся в архиве.

Читайте также:  Биология тема размножение и развитие растений

Питание микроконтроллера осуществляется с помощью параметрического стабилизатора напряжения собранного на элементах D1, R7, Q1.
Номинал резистора выбран таким образом чтобы собственное потребление стабилизатора было как можно ниже. Гораздо ниже чем у так называемой «КРЕНки».
Такое схематическое решение позволило сократить потребление до 0,3 mA.
Это очень важно, т. к. от этого зависит длительность работы нашей конструкции без подзаряда аккумуляторов.
Транзистор Q1 — npn не критичен.
Стабилитрон на напряжение стабилизации 5,1 в. Можно из зарядки для мобил. Кварцевый резонатор — 32,768 кГц. Обычный часовой кварц. Из кварцевых часов. В качестве ключей в схеме использованы MOSFET выпаянные из системной платы старого компа. Светодиод SMD. Можно из светодиодной ленты.
Динамик — любой подходящий по габаритам. Можно спикер от мобильного телефона.

Монтаж схемы следует начать со стабилизатора напряжения, после чего замерить напряжение на его выходе (конденсаторы С2 и С3). Оно должно быть 5 Вольт. Дальше можно впаивать микроконтроллер и все остальное.
В схеме неиспользованные и разведенные выводы портов микроконтроллера PB0, PB1, PD6 можно использовать для подключения периферии.

Алгоритм программы микроконтроллера построен следующим образом.
Контроллер настроен на работу в асинхронном режиме. Прерывания происходят раз в секунду, в это время программа производит подсчет времени, кратковременно мигает светодиодом (каждые 10 секунд) и сразу уходит в спящий режим для экономии энергопотребления. Если счетчик часов становится равным нулю (сразу после сброса кнопкой или по прошествии 24 часа) производится четырехкратный замер напряжения питания контроллера и сравнивается с внутренним источником опорного напряжения. Если напряжение ниже допустимого то схема издает периодические звуковые сигналы оповещающие о разряде батареи, по прошествии пятнадцати сигналов контроллер настраивается на режим power down и переходит в спящий режим до следующей подзарядки батарей.
В случае если напряжение выше порогового значения — срабатывает звуковой сигнал и загорается светодиод. Далее устанавливается начальное положение ротора двигателя и на обмотки мотора последовательно подаются кратковременные импульсы. Длительности импульсов и паузы между их следованием постепенно уменьшаются, таким образом происходит набор оборотов мотора и дальнейшее постоянное вращение лопасти, обеспечивая тем самым, точную порцию полива. Светодиод при этом вспыхивает синхронно.
По окончанию полива схема снова переходит в ждущий режим для подсчета времени. В этом режиме она находится большую часть времени, этим достигается высокая экономичность потребления энергии (около 0,3 мА).
Во время работы основной программы контроллер тактируется от внутреннего осциллятора с частотой 8 мГц, а в режиме сна — внешний часовой кварц позволяет точно считать время.

Кратковременные вспышки светодиода каждые 10 секунд сигнализируют о работе прибора. С начала обнуления секунд он будет мигать 30 минут, а затем вспышки прекратятся на 12 часов и возобновятся спустя еще 12 часов. Таким образом, если установить полив в 00 часов, то мерцания не будут происходить в ночные часы, а только c 12 часов дня.

Архив с материалами к статье. Доступен для скачивания только зарегистрированным пользователям.

Видео работы устройства:

Источник