Garduino Controller update: le ore di luce

Ho aggiunto una fondamentale funzione al garduino controller: quella che mi permette di scegliere quante ore di luce somministrare alle piante ogni giorno, in modo da poter modificare questo valore a seconda della fase della pianta (vegetativa, fioritura ecc.) senza dover caricare il nuovo codice modificato su arduino.

Coltivazione idroponica fai da te

Ieri pomeriggio mi sono dilettato nel mio primo esperimento idroponico ultilizzando completamente materiali di riciclo per la coltivazione di una pianta di bietola.

I materiali necessari sono:

• Un Barattolo abbastanza capiente (tipo quelli del gelato tondi da 500g)
• una bottiglia di plastica da 1/2 litro o un bicchiere di plastica tipo quelli da birra
• argilla espansa
• pompa a immersione recuperata da un presepe
• soluzione idroponica

La coltivazione idroponica è un tipo di coltivazione che si mette in pratica senza l'utilizzo della terra come supporto radicale, ma di un substrato neutro ( come l'argilla espansa, la fibra di cocco). La maggiore ossigenazione ricevuta dall'apparato radicale e il fatto di poter controllare direttamente l'apporto di NPK alla pianta (cosa molto più difficile in terra) permette una crescita più rapida, sana e rigogliosa.

Ma passiamo alla pratica:

Per prima cosa dovrà essere praticato sul tappo del barattolo, che sarà il nostro serbatoio, un foro che permetta l'inserimento per 2 o 3 cm della bottiglia di plastica o del bicchiere (che sarà il nostro vaso per la pianta). Inoltre sempre sul tappo è necessario fare un piccolo foro per permettere al tubicino della pompa a immersione di arrivare al nostro vaso.

Sul fondo del nostro vaso, che sarà nel caso della bottiglia il tappo o il fondo del bicchiere, bisogna praticare un numero considerevole di fori che permettano lo scorrimento dell'acqua e l'inserimento delle radici ma impediscano all'argilla espansa di passare.

Successivamente basterà posizionare la nostra pianta (con un'apparato radicale ben sviluppato) all'interno dell'argilla espansa con cui avremo riempito il bicchiere. 

Ultima fase sarà quella di inserire la pompa a immersione sul fondo del barattolo e far si che il relativo tubicino salga su fino allo strato superiore di argilla espansa, in modo da creare un circolo continuo.

Nel caso di piante già sviluppate con un folto apparato radicale per queste piccole applicazioni l'utilizzo della pompa a immersione è superfluo poichè dopo quache giorno di irrigazione "manuale" le radici si dirigeranno direttamente verso il serbatoio arrivando persino ad immergersi.

Nel caso in cui si voglia seminare con questo sistema si utilizzano dei piccoli supporti cubici di rockwool o roccia lanosa che trattengono la giusta quantità di umidità e permettono lo sviluppo radicale.

L'ideale inoltre, soprattutto per sistemi più grandi, è l'utilizzo di una pompa di ossigenazione dell'acqua tramite pietra porosa ( le stesse utilizzate per gli acquari) per mantenere sempre alto il livello di ossigeno nel nutrimento delle piante.

Rispettate le indicazioni della soluzione idroponica per le percentuali ideali rispetto alla quantità di acqua utilizzata e cambiate la soluzione ogni 15 giorni (senza buttarla nel lavandino poichè molto inquinante, ma magari diluendola in acqua per innaffiare altre piante in vaso che abbiamo in giro per casa).

Coltivazione ravanelli - Giorno 22

Ecco gli aggiornamenti sulla coltivazione sperimentale di ravanelli.

Da quest'ultima foto si può notare come stanno spuntando le nuove foglie arricciare tipiche dei ravanelli. L'attuale ciclo di luce è di 18 ore.

Coltivazione ravanelli - Giorno 6

Un piccolo update fotografico:

Nuove funzioni per il Garduino Controller

Sono state aggiunte ancora nuove funzioni per il Garduino Controller, il software per la gestione di Garduino.
Ora è possibile modificare i valori al di sotto dei quali si avviano le funzioni automatica (Umidità del terreno per l'irrigazione, quantità di luce per l'illuminazione artificiale, temperatura per la copertura delle tende e per l'accensione del led di controllo).
Inoltre è possibile modificare l'uptime di Garduino. Quest'ultima funzione è molto importante poichè il sistema ha bisogno di avviarsi all'incirca al sorgere del sole per riuscire a contare tutte le ore di luce naturale della giornata ed integrarle con quelle artificiali. Se si avviasse 2 ore dopo l'alba il sistema conterebbe 2 ore in meno di luce naturale che al tramonto andrebbe ad integrare con le luci artificiali creando una giornata con 2 ore di luce in più rispetto a quelle desiserate. Con questa nuova funzione è invece possibile avviare il sistema in qualunque momento e poi fargli credere di essersi acceso all'alba. E' inoltre possibile indicare la percentuale di luce ricevuta rispetto all'uptime.

Coltivazione ravanelli - Giorno 5

Al quinto giorno dalla semina si osserva che i ravanelli hanno germinato correttamente (la temperatura minima di semina è di 7°C ed infatti rimasta costante sui 19°C) e cominciano a tirare fuori la testolina verde!!!!
Ecco alcune foto:

Un Video di Garduino in funzione

Aggiornamenti al software

Grazie alle nuove funzionalità aggiunte a Garduino è stato necessario aggiungere qualche nuova funzionalità al software. Oltre a creare sempre il grafico delle statistiche e ad uploadarlo su uno spazio web sono stati aggiunti dei campi che permettono di visualizzare l'ultima lettura dei dati ricevuti dai sensori di Garduino (Umidità del terreno, Luce, Temperatura intera e Temperatura esterna), una media di tutti i valori registrati dai sensori.
Inoltre è ora possibile controllare direttamente l'accensione o lo spegnimento delle luci, del sistema di irrigazione, e dell'apertura o chiusura della tenda di copertura. Quando si agisce direttamente sulle luci si disattiva la funzione che gestisce automaticamente l'accensione o lo spegnimento delle luci (poichè altrimenti, se accendessimo le luci in momento in cui per il sistema devono essere spente, al ciclo successivo si spegnerebbero rendendo quasi inutile la nostra azione).
Infine la status bar in basso ci informa sullo stato della connessione seriale, lo stato delle luci, lo stato di gestione automatica delle luci e l'uptime del sistema.
Ecco uno screenshoot del nuovo Software.

Foto del nuovo garduino

Vista completa del sistema

Il programma di controllo e monitoraggio

Particolare dell'asse che muove le tende

Vista dell'illuminazione e dell'asse che muove le tende

vista sulla coltivazione di ravanelli piantata il 10/10/2011

Vista del serbatoio dell'acqua e della pompa che permette l'irrigazione automatica

Interno a tenda abbassata

Il motorino con sopra arduino + garduino con le nuove funzioni

Particolare su arduino + garduino

Particolare su arduino + garduino + prese elettriche controllate dai relays

Panoramica dall'alto

Particolare dell'illuminazione

Il nuovo Garduino è operativo!

Finalmente la nuova versione di garduino personalizzata dal sottoscritto è pronta ed operativa!
Cosa è cambiato?
Come ricorderete il vecchio sistema permetteva di monitorare la crescita di una pianta in maniera automatica occupandosi di innaffiarla quando se ne presentava la necessità e di illuminarla artificialmente in maniera complementare al sole per ottenere le ore di luce desiderate dalla pianta.
Con questo upgrade (che non mi è costato poca fatica) si aprono sbocchi per l'utilizzo del sistema anche outdoor.
Nel momento in cui vengono accese le luci e parte l'illuminazione complementare il sistema copre la piccola serra con due tende ricoperte di un materiale riflettente al fine di rendere molto più efficace l'illuminazione. Inoltre, quando la temperatura scende al di sotto di una certa soglia, oltre ad illuminarsi un led che lo segnala il sistema copre ugualemnte la serra per creare un ambiente chiuso in cui la temperatura sale. Quest'ultimo caso è possibile utilizzarlo soltanto di notte a causa dell'opacità della tenda che, se tirata su di giorno, oscurerebbe le piante dalla luce del sole.
Ho anche aggiunto un nuovo sensore di temperatura che ho posizionato all'interno della serra per poter valutare la differenza che si crea tra dentro e fuori. Oltre questo provvederò ad intallare due nuovi sensori per l'umidità nel terreno per poter cosi controllare piu vasi contemporaneamente.

Lo sbocco per l'utilizzo del sistema outdoor è proprio questo:
utilizzando una copertura trasparente è possibile coprire le piante in caso di temperatura troppo bassa oppure in caso di grandine e fenomeni atmosferici ostili alla pianta. E' impossibile infatti immaginare di utilizzare luci per una coltivazione outdoor e quindi inutile ricoprire le tende con materiale riflettente, ma è possibile sfruttare questa funzione per proteggere le nostre coltivazioni da freddo neve o grandine in maniera automatica.
Per il garduino outdoor infatti immagino un sistema esattamente come quello che sto utilizzando senza l'ausilio delle luci e con la copertura mobile trasparente.

Non appena avrò un minuto posterò foto e video del nuovo sistema!!!

Il nuovo Garduino

Il nuovo garduino, il sistema per gestire una coltivazione in casa in maniera automatizzata è praticamente pronto! Bisogna soltanto sistemare alcuni particolari, cablare per bene tutti quanti i fili ed il sistema potrà essere utilizzato. Ci saranno delle incredibili novità, nel pomeriggio posterò foto e istruzioni!
Stay tuned!.

Sviluppo Software Python per Garduino

Screenshot del software per Garduino

Oggi mi sono dedicato allo sviluppo Software per Garduino. I grafici che si posso vedere nella sezione Stats sono ottenuti da un piccolo programma scritto in Python che legge i dati sulla porta seriale e li raffigura sul grafico grazie ad una particolare libreria (MatlibPlot).
Oltre a riportare in basso anche l'ultimo valore registrato (Umidità del terreno, Luce e Temperatura), lo stato delle luci artificiali e il tempo di accensione di Garduino ho aggiunto 3 pulsanti che permettono:

• L'accensione o lo spegnimento delle luci artificiali indipendentemente dal calcolo operato da Garduino, disattivando quindi il conto automatico delle ore di luce supplementari
• L'attivazione del regime di luce automatica. Con questo pulsante la luce sarà accesa o spenta in maniera automatica a seconda dei calcoli effettuati da Garduino.
• L'attivazione del sistema di irrigazione, che può quindi essere controllato direttamente via software.

Grazie a questo lavoro software esterno rispetto ad arduino è possibile riportare i dati in maniere leggibili senza pesare sul sistema.
Inoltre poichè Garduino ha bisogno di essere avviato la prima volta all'alba in modo che inizi a contare le ore di luce al sorgere del sole è possibile impostare un TaskScheduling che avvia il programma ad una determinata ora (l'ora dell'alba). Questa funzionalità verrà inserita direttamente nel programma Python:
riavviare con un pulsante Garduino oppure impostare una data ed un'ora per un riavvio programmato.

Va aggiunto al software Python la funzionalità di poter salvare i dati acquisiti, magari in maniera automatica per poter elaborare statistiche complete sul ciclo di vita di una pianta e bypassare eventuali riavvii di Arduino senza perdere dati. questo procedimento può essere utile anche per loggare tutti questi dati su un'eventuale SD Card con l'aggiunta di un semplice modulo ad Arduino.

Non appena il software arriverà ad una versione abbastanza performante provvederò alla pubblicazione dei Source e all'inserimento del download dell'eseguibile.

Leggere le statistiche

Come si legge il grafico delle statistiche???

1. Il verde scuro indica il livello di luce ricevuto dalla fotocellula
2. Il rosso indica la temperatura esterna della serra
3. Il blu indica il livello di umidità del terreno
4. Ciano indica la temperatura interna della serra
5. Il viola indica la luce artificiale

1. La luce
I valori standard sono
> 800 in esposizione alla luce solare  con picchi maggiori di 1000
< 600 circa 400-500 con la luce artificiale accesa.
< 200 luci ambientali

La configurazione del sistema è fatta in modo che la luce artificiale non venga percepita in maniera diretta dalla lampada in modo tale che si possa distinguere a livello software la luce artificiale da quella naturale. Il sistema si preoccuperà infatti di contare le ore di luce naturale per completarle con quelle artificiali fino alla quota richiesta.

2. Temperatura
I valori sono:
100  -->  -19,15 °C
200 -->   -4,49 °C
300 -->   6,03 °C
400 -->  15,15 °C
500 -->  23,93 °C
600 -->  33,10 °C
700 -->  43,52 °C

Nel caso in cui la temperatura esterna scenda al di sotto dei 10 gradi il sistema accenderà un led di sicurezza per la segnalazione. Se è notte le piante vengono coperte da una tenda.

3. Umidità nel terreno.
Il sistema è tarato per mantenere l'umidità al di sopra di 840 - 845. Nel momento in cui il livello scende sotto questo valore attiva la pompa che riporta il livelli a 850 - 855. E' possibile attivare la possibilità di irrigare le piante soltanto di notte o di giorno.


4. La luce artificiale 
E' un valore di default e non una vera e propria misurazione, poichè la fotocellula non è diretta verso la luce artificiale. è stabile sui 700.

5. Il tempo
Nel grafico viene visualizzata l'ultima mezz'ora. Ogni 100 unità corrispondo a a16 minuti e 40 secondi.

Apre techgardening

Salve a tutti!! Sto aprendo questo blog per descrivere le mie esperienze con il giardinaggio tecnologico. Grazie ad Arduino, un piccolo microcontrollore di fabbricazione italiana praticamente interfacciabile al mondo sto sperimentando la coltivazione indoor di ortaggi anche in inverno con l'aiuto della tecnologia. La configurazione che sto utilizzando infatti permette di monitorare i livelli di luminosità, umidità del terreno e temperatura dell'ambiente in cui vive la pianta e compiere azioni conseguenti in modo da rendere ideali le condizioni di vita della pianta. Al momento (sono ancora in fase di testing) sto coltivando in vaso la Bietola (Swiss Chard) e devo dire che già dopo pochi giorni ho avuto le mie prime soddisfazioni osservando il dimezzamento dei tempi di germinazione ed una rapida crescita nei primi giorni. Il sistema da cui ho preso spunto si chiama Garduino ed in pratica, oltre a monitorare tutti i dati sopra indicati, opera così:

Dopo aver impostato una giornata ideale di 14 ore di luce il sistema si preoccupa di contare le ore di luce naturale e nel momento in cui il sole tramonta applica una luce artificiale supplementare per raggiungere le 14 ore desiderate. Stesso principio viene utilizzato per l'irrigazione: nel momento in cui il livello di umidità del terreno scende oltre una certa soglia il sistema attiva una pompa ad immersione che irriga la pianta fino a riportare l'umidità del terreno al livello desiderato. Nei prossimi giorni provvederò a postare fotografie, schemi elettrici e i codici che mi stanno permettendo tutto ciò, oltre ad un mare di idee che utilizzerò per una futura applicazione all'aperto.