Изучение таймеров гидропонной установки и развитие практических навыков по их использованию в лаборатории

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Изучение таймеров гидропонной установки и развитие практических навыков по их использованию в лаборатории

Голдобина И.С. 1
1МАОУ "Образовательный центр "Ньютон" г.Челябинска"
Юлдыбаева Г.Г. 1
1 МАОУ "Образовательный центр "Ньютон" г.Челябинска"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Гидропонное садоводство приобрело огромную популярность в последние годы благодаря своей эффективности и способности выращивать здоровые, яркие растения без необходимости использования почвы. Гидропоника — это способ выращивания растений на искусственных средах без почвы. Выращивание огородных культур на гидропонике, без питательного грунта, позволяет контролировать развитие и продуктивность растений. Для этого необходима гидропонная установка, которая по совей сути является довольно сложным в плане контроля параметров устройством. В связи с этим возникает необходимость разработки и внедрения системы автоматизированного управления. Такой вид управления гидропонной установкой позволит минимизировать ошибку человеческого характера, настроить планомерность в уходе за растениями – в результате чего сити-фермер получит гарантированный урожай высокого качества[3].

Одним из важнейших компонентов, который играет ключевую роль в успешном гидропонном выращивании, является надежный таймер. Гидропонные таймеры автоматизируют основные процессы доставки питательных веществ, освещения и вентиляции, гарантируя, что наши растения получат правильный уход в нужное время.                                                                                                                       

Вместо почвы в гидропонике используется богатый питательными веществами раствор, который обеспечивает растения всем необходимым для выживания и процветания. 

Наша цель при обслуживании гидропонной системы должна заключаться в том, чтобы делать это эффективно и результативно. Если мы тратим слишком много воды, богатой питательными веществами, или обнаруживаете, что наши растения не получают необходимых им питательных веществ, затраты могут быстро вырасти. Одним из предметов, который может помочь нам улучшить нашу гидропонную систему, является таймер, который позволит вам автоматизировать процесс циркуляции питательных веществ в растениях.

Цель работы: изучение таймеров гидропонной установки и  развитие практических навыков по их использованию в лаборатории.

Задачи:

  1. Изучить роль и влияние таймеров  на  работу гидропонной установки.

  2. Проанализировать влияние питательного раствора для растений.

  3. Ознакомить учащихся начальных классов с применением таймеров в гидропонных установках.

  4. Развивать практические навыки и умения младших школьников в лаборатории. 

Гипотеза: Электронные и механические таймеры – важнейшие компоненты гидропонной установки.

Актуальность данного проекта является то, что гидропонные таймеры автоматизируют основные процессы доставки питательных веществ, освещения и вентиляции, гарантируя, что наши растения получат правильный уход в нужное время.

 Общая характеристика таймеров.

Таймеры необходимы для работы гидропонной установки, потому что они помогают регулировать подачу электроэнергии, воды, включать вентиляторы и т.п. Эти процессы важны, когда можно на какое-то время вынужден оставить установку без присмотра. Таймеры вовремя включают и выключают свет, подают воду в систему.

Таймеры для гидропоники предлагаются суточные, они имеют в своем составе розетки для подключения приборов типа ламп, насосов, помпы, светильников. Приборы программируют на 24 часа (сутки). Например за этот период таймер должен включить 2 полива, 2 включения-выключения света через каждые 12 часов и т.п. Но как будильник каждые 24 часа "заводить" таймер не нужно. Он настраивается один раз и потом работает по заданной программе самостоятельно.

Эти таймеры механические, работающие под напряжением 220 Вольт. Вы можете найти таймер, отвечающий только за одно действие, например, включение света. А есть такие приборы, которые регулируют и свет, и полив.

Важный фактор при выборе таймера - его мощность. Не проблема найти прибор с мощностью и 300 Вт, и 3,5КВт. Перед покупкой соотнесите его мощность с суммарной мощностью подключаемого оборудования. Слабомощный прибор подходит для регулирования работы одного устройства, а к более мощному подключаются одновременно несколько устройств [1].

Если у вас установлено несколько гидропонических систем, то к одному мощному таймеру можно подключить несколько однотипных приборов для разных систем. Например, один таймер может работать с несколькими насосами или лампами одновременно.

Если ваша гидропонная установка небольшого размера, то на включение-выключение света таймеры можно не устанавливать. Вы можете делать это вручную. Но если у вас большая установка или их несколько - таймер становится незаменимым оборудованием.

Поэтому заранее рассчитайте, сколько приборов освещения вы будете использовать в перспективе, и приобретайте мощный таймер 3,5 КВт, которого хватает на любое напряжение.

 

Характеристика работы электронного таймера

Н апряжение питания ~220 – 240 В, 50 Гц

Максимальная нагрузка 16 А, 3600 Вт

Минимально устанавливаемое время 1 минута

Рабочая температура от -10 до +40ºС

Точность хода ±1 мин/мес.

Аккумулятор резервного питания Ni-Mh; 1,2 В; >100 часов.

Важно

Не подключайте приборы к таймеру, если ток нагрузки может превысить 16 ампер. Всегда проверяйте, полностью ли вошла вилка подключаемого устройства в розетку таймера. Если нужно почистить таймер, отключите его от сети электропитания переменного тока и протрите сухой ветошью. ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПОДВЕРГАТЬ ТАЙМЕР ВОЗДЕЙСТВИЮ ВОДЫ ИЛИ ИНЫХ ЖИДКОСТЕЙ. Запрещается оставлять без надзора подключенные к таймеру нагреватели, утюги или другие подобные устройства. Изготовитель не рекомендует подключать нагревательные устройства к таймеру.

 Описание

1. Таймер имеет всего 8 программ включения / выключения.

2. Установки ручного включения/ выключения (MANUAL ON/ MANUAL OFF) производятся просто.

3. Переключаемый 12/ 24 – часовой режим.

4. Функция летнего времени для регионов, где есть переход на летнее время.

5. Функция случайного выбора для установок с включением в случайно выбранный момент времени в интервале 0 – 32 минуты.

  Таймер может работать со следующими 16 комбинациями дня или блока дней:

  • 1 Mo (Пнд)   2 Tu (Вт)    3 We (Ср)    4 Th (Чт)     5 Fr (Пт)   6 Sa (Сб)      7 Su (Вс)

  • Mo, Tu, We, Th, Fr, Sa, Su (Пнд, Вт, Ср, Чт, Пт, Сб, Вс)

  • Mo, Tu, We, Th, Fr, (Пнд, Вт, Ср, Чт, Пт)

  • Sa, Su (Сб, Вс)

  • Mo, Tu, We, Th, Fr, Sa (Пнд, Вт, Ср, Чт, Пт, Сб)

  • Mo, We, Fr, (Пнд, Ср, Пт)

  • Tu, Th, Sa (Чт, Пт, Сб)

  • Mo, Tu, We, ((Пнд, Вт, Ср)

  • Th, Fr, Sa (Чт, Пт, Сб)

  • Mo, We, Fr, Sa (Пнд, Ср, Пт, Сб)

Подготовительные операции

1. Подсоедините таймер в розетку сетевого электропитания 220 – 240 В и включите питание. 2. ВНИМАНИЕ! Встроенный аккумулятор после 100 часов хранения без подключения к электросети будет разряжен. Поэтому перед вводом данных устройство необходимо подключить к электросети для зарядки встроенного аккумулятора на 12 часов. Затем нажатием на красную кнопку "MASTER CLEAR" устанавливают прибор в исходное положение. Для нажатия используют, к примеру, наконечник шариковой ручки. Кнопку "MASTER CLEAR" необходимо нажать также тогда, когда таймер не реагирует на нажатие других кнопок при вводе данных. 3. Теперь в таймер можно ввести нужные установки и использовать[4].

 Установка текущего времени

1. Удерживая кнопку CLOCK (часы) нажимайте кнопку WEEK (неделя), пока на дисплее не установится нужный день недели. Аналогично, нажатиями кнопки HOUR устанавливается час, а нажатиями кнопки MINUTE – минута текущего времени. При длительном удержании кнопки WEEK или HOUR или MINUTE производится быстрый автоматический перебор значений соответствующего параметра. 2. По установке нужного значения отпустите обе кнопки. 3. При необходимости внести изменения выполните вышеописанные действия[2].

Установка программ

1. Нажмите и отпустите кнопку TIMER. Теперь можно произвести первую установку включения. 2. Нажмите кнопку WEEK (неделя) для установки дня или группы дней недели. Аналогично установить час и минуты кнопками HOUR и MINUTE, соответственно.
 3. Снова нажмите кнопку TIMER для завершения первой установки для включения и перехода к установке выключения. Установка выключения производится теми же действиями, что описаны в п. 2.
 4. Снова нажмите кнопку TIMER для завершения первой установки для выключения и перехода к 2-й установке включения. Повторите действия п. 2 и п. 3 для установки 2-го включения и 2-го выключения.
 5. После выполнения всех установок нажмите кнопку CLOCK (часы), теперь таймер готов к своей работе. Пример: установить ежедневное включение в 18:15 и выключение в 22:15. а) Нажмите кнопку TIMER, и на ЖКИ появится «1_ON». б) Нажимайте кнопку WEEK, пока на индикаторе не появится «Mo, Tu, We, Th, Fr, Sa, Su». в) Нажимайте кнопку HOUR, пока на ЖКИ не появится «6:00РМ или 18:00. г) Нажимайте кнопку MINUTE, пока на ЖКИ не появится «6:15 РМ или 18:15. д) Снова нажмите кнопку TIMER, и на ЖКИ появится «1_OFF». е) Повторите действия п. в) и п. г) для установки времени выключения 10:15 или 22615. ж) Нажмите кнопку «RES/RCL» для остановки некоторых программ, снова нажмите кнопку «RES/RCL» для повторного вызова выбранных программ. Совет: при проверке ваших программ проследите, чтобы их установки не перекрывались, особенно при использовании блоков дней.
 Установки ручное включение/ автоматическое / ручное выключение

1. Нажимайте кнопку ON/AUTO/OFF для выбора перебором одного из трёх режимов.
 2. В режиме MANUAL ON (ручной включен) или MANUAL OFF (ручной выключен) таймер не работает по установкам автоматического режима.
 3. При переходе из ручного режима в автоматический, таймер запомнит установки ручного режима до следующей установки параметров времени.
 Функция случайного выбора

1. В автоматическом режиме (AUTO) нажмите кнопку RANDOM. На ЖКИ появится «RANDOM».

2. При включенной функции установки будут выполняться со случайным разбросом в 0 –32 минуты между 6:00 РМ и 6:00 АМ (6:00 вечера и 6:00 утра).

3.Для отмены функции снова нажмите кнопку RANDOM.
 12/ 24 – часовой режим.

Для переключения межу 12- и 24-часовыми режимами отображения времени нажмите одновременно кнопки CLOCK и TIMER.
 Функция летнего времени

В автоматическом режиме (AUTO) нажмите одновременно кнопки CLOCK и ON/AUTO/OFF. На ЖКИ появится сообщение «SUMMER» (лето).
 2. Часы переведутся на час назад.
 3. Чтобы перейти на зимнее время следует ещё раз нажать эти две кнопки[2].

                                            

Характеристика работы механического таймера

Ч ем этот таймер примечателен? Во-первых, он механический, т. е. у него нет цифрового табло, и всякие пользовательские схемы включения-выключения («по чётным вторникам включайся, а по нечётным четвергам выключайся, но только если год високосный, луна полная, а Меркурий в созвездии Стрельца») у него отсутствуют.

Разумеется, никакого WiFi в нём нет и в помине. Между тем, по сравнению с WiFi-розеткой это более надёжное устройство — и вот почему: если ваша WiFi-розетка внезапно потеряет связь с роутером (допустим, из-за неустойчивого WiFi-сигнала, скачка напряжения в электросети и т. п.), да ещё в момент, когда вас нет дома, помпы перестанут работать, до тех пор, пока вы не вернётесь и не перезагрузите роутер. И если это случится в самый разгар июльского палева, ваши балконные растения вряд ли скажут вам спасибо, ведь им пришлось столько времени промучиться на жаре без достаточного полива.

Во-вторых, этот таймер 24-часовой, что позволяет задавать разные настройки для дня и ночи. Что очень практично, ведь по ночам освещённость балкона минимальна, вследствие чего растения потребляют меньше воды, что позволяет включать помпу реже и таким образом экономить электроэнергию.

Ну и поскольку мне регулярно встречаются люди, которым это простое устройство представляется необычайно сложным в освоении, давайте познакомимся с ним поближе и научимся с ним работать[1].

Как настроить 24-часовой механический таймер?

Установка программы включения-выключения в таком таймере осуществляется с помощью узких чёрных клавиш, расположенных в виде круга. Напротив каждого часа 4 клавиши; каждая из них включает либо выключает розетку на 15 минут. Таким образом, в течение каждого часа можно включить либо выключить помпу 4 раза (каждый раз на 15 минут), чего для моих гидропонных контейнеров вполне достаточно.

 Клавиши работают следующим образом:

Если клавиша опущена вниз (нажата), это значит, что в течение этих 15 минут розетка будет включена, соответственно, все подключённые к ней устройства (в данном случае — балконные помпы) будут работать.

Если клавиша поднята вверх (отжата), это значит, что в течение этих 15 минут розетка будет выключена, а подключённые к ней устройства работать не будут.

Поскольку клавиши очень узкие, нажать их пальцем не так-то просто: гораздо удобнее использовать зубочистку или обратную (тупую) сторону столового ножа.

Чтобы таймер работал корректно, нужно выставить на нём текущее время. Для этого нужно повернуть весь чёрный диск целиком против часовой стрелки — до тех пор, пока текущее время не окажется напротив чёрного треугольника. К примеру, на фото внизу текущее время — 11:45:

Текущее время — то, которое напротив чёрного треугольника

Взглянув на положение чёрных клавиш на фото, вы без труда определите, что помпа, подключённая к этому таймеру, ежечасно включается на 15 минут, после чего выключается на 45 минут. Это обычный режим работы помпы, который я использую весной, пока солнце не припекает особенно сильно[4].

Режим обхода настроек

И ногда требуется, чтобы подключённая к таймеру помпа какое-то время игнорировала заданную схему включения-выключения и работала так, как если бы она была включена в розетку напрямую, в обход таймера. В моей балконной практике есть два типичных случая, когда этот режим может понадобиться: летом во время палящего солнца и сильного зноя, и осенью, когда ночная температура на балконе приближается к нулю.

Режим обхода настроек (он же байпасс, он же оверрайд, он же режим игнора — выбирайте любое название, которое для вас звучит привычнее, суть одна и та же) активируется с помощью переключателя на правом торце устройства.

Положение вверх означает обход настроек (т. е. подключённое к таймеру помпа будет включена постоянно), положение вниз — соблюдение установленной программы включения/выключения.

Если присмотреться, можно разглядеть на переключателе пиктограммки с рельсой и с часиками. Но поскольку они мелкие и на расстоянии вытянутой руки становятся абсолютно нечитаемыми, я придумал простое мнемоническое правило, что «вверх» — это значит «работа на повышенной мощности», «апгрейд» (по-английски up значит «вверх»), и теперь безошибочно переключаю режимы, не глядя на пиктограммы[2]

Питательный раствор гидропонной установки-раствор микроэлементов по Хогланду

Состав питательного раствора:

Количества указаны в расчете на 18 л дистиллированной воды:

  • Х лорид лития - 0,5 г

  • Сульфат меди - 1,0 г

  • Борная кислота - 11,0 г

  • Сульфат алюминия - 1,0 г

  • Х лорид олова (двухвалентный) - 0,5 г

  • Йодистый калий - 0,5 г

  • Сульфат цинка - 1,0 г

  • Двуокись титана - 1,0 г

  • Хлорид марганца (двухвалентный) - 7,0 г

  • Сульфат никеля - 1,0 г

  • Нитрат кобальта - 1,0 г

  • Бромистый калий - 0,5 г               

Способ приготовления:

  1. Приготовьте основные (маточные) растворы каждого компонента согласно второй колонке таблицы в отдельных бутылочках с соответствующими этикетками.

  2. Приготовьте исходный (рабочий) раствор: добавьте из основных (маточных) растворов объем согласно третьей колонке таблицы к 800 миллилитрам дистиллированной воды, перемешайте, затем долейте дистиллированной водой до 1 литра.

  3. РАСТВОР ХОГЛАНДА готов для использования.

  4. При использовании системы питательного слоя экономно расходуется минеральный р-р, происходит хорошая аэрация корневых отростков[6].

Что выгодно выращивать на гидропонных системах

Чтобы правильно выбрить гидропонную систему, необходимо определиться с производимыми культурами. Каждое растение имеет свои требования к температуре воздуха, уровню влажности, количеству удобрений.

Если говорить о выгодных видах:

  1. Цветы, комнатные растения. Самыми прибыльными из этой категории считаются тюльпаны, камелии, нарциссы, герберы, плющ, аспарагус, фикус. При промышленных масштабах следует учитывать еще сезонность зелени. Например, цветы очень актуальны перед праздниками, когда спрос на них возрастает многократно

  2. Ягоды. Лидерами данной категории являются клубника, жимолость, земляника

  3. Овощи – огурцы, томаты, болгарские перцы, капуста, редис

  4. Зелень – самый удобный вид для выращивания посредством гидропонных систем. Большой популярностью пользуются лук, укроп, салат, петрушка, базилик

  5. Лекарственные травы – тысячелистник, мята, шалфей

  6. Корм животным[5].

Развитие практических навыков по их использованию в лаборатории.

1. Гидропонная установка – это инновационная система выращивания растений, которая основана на использовании воды вместо почвы. В данном методе корни растений погружены в раствор питательных веществ, который поступает к ним через специальные трубки или каналы.

2. Субстраты для гидропонной установки:  минеральная вата, керамзит, перлит, Вермикулит, торф, кокосовое волокно, гидрогель.

3.Удобрения для гидропонной установки: набор минеральных удобрений для жесткой воды. Содержит все основные и вспомогательные микроэлементы, необходимые для сбалансированного питания растений, что способствует увеличению урожая и повышению его качества.

4. Раствор Хогланда – это гидропонный питательный раствор разработан в 1933г, который обеспечивает растения необходимыми элементами.

5. Пересадка из почвы в гидропонную систему осуществляют в теплое время года.

6. Корни не должны касаться воды, создается воздушная прослойка.

7. Для выращивания растений применяют лампы: светодиодные, люминесцетные, газоразрядные.

8. Для измерения электропроводимости используется ЕС метр (Кондуктометр).

9. Уровень РН проверяют специальным прибором Тестером. Раствор проверяют на кислотность.

10. Нормальный уровень рН-5.5- 6.5.

11. Температура рабочего раствора должна быть в пределах +18…+240 С

12. Для измерения концентрации растворенных твердых веществ в растворе используется ТДS –метр(СОЛЕМЕР)

13. ЕС- электрический измеритель проводимости, измеряется в микросименсах на сантиметр (мкСм/см)

14. Субстраты  должны быть плотными, воздухопроницаемые, водопроницаемыми, влагоемкими.

15. Для автоматического включения и выключения оборудования рекомендуется использовать электронные и механические таймеры. Не погружают в воду и в другие жидкости.

Электронный таймер установить День недели Время ON-всегда включен, OFF- всегда выключен. Механический Таймер вращаем по часовой стрелке, тумблер верхний включить.    1 деление 15 минут – в одном часе 4 полоски по 15 минут. Всегда соблюдать правила техники безопасности при работе в лаборатории.

Заключение

Гидропонный таймеры являются важнейшим компонентом любой успешной гидропонной системы, поскольку он автоматизирует основные функции, гарантируя, что наши растения получат необходимый уход в нужное время. Лучшие гидропонные таймеры сочетают в себе надежность, универсальность и простоту использования, удовлетворяя потребности как новичков, так и опытных производителей. При выборе лучшего гидропонного таймера для вашей системы учитывайте такие факторы, как количество розеток, программируемость и долговечность.

Некоторые гидропонисты, выбирая оборудование для своей гидропоники, отдают предпочтения электронным таймерам, с помощью которых можно легко и эффективно управлять системами полива, освещения, вентиляции и многими другими.

Основное отличие таймеров электронных от механических состоит в том, что они имеют аккумуляторы, а значит, и внутреннюю память. Кроме того, каждое устройство, подключенное к такому таймеру, может работать как посредством установленной программы, так и автономно.

Список литературы

  1. Гидропонная система: что это такое, виды и устройство https://dfermer.ru/gidroponika/oborudovanie/sistema/kakie-rasprostraneny-gidroponnye-sistemy.html

  2. Автоматику для гидропонных установокИсточник: https://animecenter.ru/avtomatiku-dlya-gidroponnyh-ustanovok https://animecenter.ru/avtomatiku-dlya-gidroponnyh-ustanovok

  3. Топ-7 гидропонных систем выращивания: руководство по покупке и обзоры https://www.vevor.com/ru/diy-ideas/hydroponic-grow-system-b_10141/

  4. А.В Токарев Настройка таймера и режимов работы помпы.

  5. Д.Б Вахмистров Растения без воды. Издательство «Детская литература» Москва 1965г

  6. Чесноков В.А., Базырина Е.Н. «Выращивание растений без почвы», Издательство «Ленинградского университета» 1960г

Приложение

Приложение 1

Настройка электронного таймера

Изучение теории про использованию таймеров

Настройка механического таймера

Питательный раствор Хогланда

Просмотров работы: 3