Arduino-контроллер GrowBox: открытое ПО и руководство по железу для умного выращивания

Компоненты и расходные материалы

• Arduino Mega 2560 — 1 шт.
• Arduino Ethernet Shield 2 — 1 шт.
• Датчик температуры/влажности DHT22 — 2 шт. (внутри и снаружи бокса)
• Водонепроницаемые датчики температуры DS18B20 (Adafruit) — 2 шт. (грунт и образец горшка)
• Arduino 4 Relays Shield — 1 шт.
• Seeed Grove RTC (часы реального времени) — 1 шт.

Необходимые инструменты

• Паяльник

Программное обеспечение и онлайн-сервисы

• EmonCMS (система мониторинга и логирования)

О проекте

Arduino GrowBox Controller — открытый прошивка (лицензия GPL3) для управления грядкой/посевным ящиком. Разработана за несколько лет, теперь опубликована на GitHub. На сайте автора описано строительство GrowBox, модификации и фото растений.

На базе Arduino Mega 2560 Rev.3 прошивка предоставляет:

• Малый веб-сервер для конфигурации
• Передачу данных в EmonCMS
• Логирование на SD-карту (CSV файлы скачиваются со страницы контроллера)

Используются DHT22 для температуры/влажности внутри и снаружи бокса. DS18B20 — для температуры грунта и образца горшка. Ethernet Shield даёт удалённую настройку, визуализацию и скачивание логов. 20x4 LCD дисплей избыточен, но полезен без телефона/планшета.

Интеграция с EmonCMS позволяет хранить историю и следить за трендами отовсюду. Если вы уже используете EmonCMS для энергомониторинга — легко добавите и это.

За годы выращивались: перцы (основное), помидоры, кабачки, баклажаны, арбузы, дыни — для раннего старта в коротком лете.

Реализованные функции

Управление экологическими параметрами

Температурный контроль GrowBox

• Мин. температура: ниже порога — включение обогревателя
• Макс. температура: выше порога — выключение обогревателя

Пороги влажности

• Мин. влажность (%RH): ниже — включение увлажнителя
• Макс. влажность (%RH): выше — выключение увлажнителя

Температура грунта/песка

• Мин. температура грунта: активация обогрева, если температура грунта ниже порога (и внутренняя температура тоже ниже минимума)
• Макс. температура грунта: отключение обогрева даже если внутренняя температура требует нагрева. Защита корней и горшка от перегрева.

Управление освещением

• Час/минута включения
• Час/минута выключения

Пример: включение 6:30, выключение 22:30 → Start Hour: 6, Start Minute: 30, Stop Hour: 22, Stop Minute: 30.

Сеть

• IP-адрес (статический)
• Маска подсети
• Шлюз
• DHCP (галочка — тогда вышеуказанные настройки игнорируются)

Вентиляторы

Лампы могут сильно нагревать бокс, поэтому разные программы для «дня» и «ночи».

Вентиляторы — Свет ВКЛ

• Длительность (мин)
• Интервал между включениями (часы)

Вентиляторы — Свет ВЫКЛ

• Длительность (мин)
• Интервал между включениями (часы)

Часы реального времени (RTC)

Установка локального времени для точных логов и корректного перезапуска после сбоя питания.

Частота измерений и логирования

Разделены намеренно: контроллер может реагировать быстро (высокая частота измерений), но не все данные нужны для логов. Быстрее логирование → больше CSV, больше трафика в EmonCMS, медленнее скачивание.

• Sample Rate (сек): частота опроса датчиков (быстрая реакция)
• Transmission and Log Rate (мин): интервал обновления CSV и отправки в EmonCMS

Плата расширения (Shield) для Arduino GrowBox Controller

Разработана собственная плата-шилд для Arduino Mega, объединяющая Ethernet Shield, реле и датчики. Проектировалась в Eagle, исходники на GitHub.

Планы на будущее (Next Steps)

• PID-регулятор нагрева через твердотельное реле (SSR) для энергоэффективности и точности
• MQTT для интеграции в системы умного дома / IoT платформы (ThingsBoard.io)
• NTP для автосинхронизации RTC
• Предварительный нагрев перед выключением света для стабильности температуры
• Автополив с датчиком влажности в образцовом горшке

Наслаждайтесь проектом! Делитесь урожаем!

Код

Прошивка Arduino GrowBox Controller на GitHub:
https://github.com/Yarosia/Arduino-GrowBox-Controller

Схемы

Eagle-схема и PCB для шилда (ещё не изготовлена):
GitHub репозиторий