Enerji, Şalt, Enerji Kalitesi, Pano, Trafo, Kablo, Motor, Kesintisiz Güç Kaynağı, Topraklama, Aydınlatma, Test-Ölçüm, Elektrik Proje-Taahhüt, Elektronik, dergi

Bir Seranın Isıtma-Soğutma Ve Sulama Kontrolünün Arduino Destekli Gerçekleştirilmesi

Dr.Öğr.Üyesi Ayhan ALTINÖRS, Faruk ŞEKER (Fırat Üniversitesi TBMYO Elektronik ve otomasyon Bölümü)

Özet

Bu çalışmada, bir proje uygulaması olarak, Arduino kartı ve yazılımı kullanılarak ısıtma ve sulama kontrolü yapılan bir Sera ortamı tasarlanıp gerçekleştirilmiştir. Gerçeğe uygun bir sera prototipi oluşturulmuş, nem ve sıcaklık sensörlerinden anlık bilgiler alınarak arduino kartı ve yazılımı ile sistemde sıcaklık ve sulama kontrolü sağlanmıştır. Yine sistemde kullanılan mikropompa ile basılan su döşenmiş borulardan sızdırma sulama tekniği ile sulama işlemi, rezistans kullanılarak elektriksel olarak ısıtma işlemi gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Proje, Arduino, Sera iklimlendirme, nem sensörü, sıcaklık sensörü.

Giriş

Mesleki eğitim veren okullarda teorik bilgilerin uygulamaya dönüştürülmesinin gerçekleştirildiği proje dersleri büyük öneme sahiptir. Öğrenci bu sayede piyasadaki malzemeleri tanır, gerçek bir üretim sahasında ne gibi kontrollerin nasıl yapıldığını öğrenir. Bu projede bir seranın sulama ve ısıtma kontrolleri yapılmıştır. Yapılan araştırmada mevcut sera sistemlerinde aşağıda kısaca bahsedilen ısıtma sistemleri kullanılıyor olduğu görüldü.

Seralarda kullanılan farklı ısıtma teknikleri: Sobalarla Isıtma Sistemi (ülkemizde en yaygın kullanılan ısıtma sistemi), Kaloriferli Isıtma Sistemi, Sıcak Havayla Isıtma Sistemi, Güneş Enerjisinden Yararlanılarak Sera Isıtması, Jeotermal Enerjiden Yararlanarak Sera Isıtması, Elektrikle Isıtma Sistemi. Projede elektrik ile ısıtma sistemi tasarlanmıştır. Seralarda kullanılan sulama sistemleri ise; Süzgeçli Kova ve Hortumla Sulama, Yüzey Sulama Sistemi, Yağmurlama Sulama Sistemi, Damla Sulama Sistemi, Delikli Borularla Yapılan Sulama Sistemi, Toprakaltı Sulama Sistemi (Sızdırma Sulama), Kum Kültürü Sulama Sistemleri ve Kapillar Sulama Sistemidir.

Projede tasarlanan sulama sisteminde öncelikle nem sensöründen alınan bilgiye göre sulamaya ihtiyaç olduğu görülüp mikropompanın enerilenmesi ile delikli borulara su basılarak bitkiler sulanmaktadır. Bu teknik gerçek seralardaki damla sulama, delikli borularla yapılan sulama ve toprakaltı sulama (sızdırma) sistemlerine benzemektedir.

Tasarlanan Sistem Ve Bileşenleri

Arduino Kartı

Arduino bir tür elektronik geliştirme kartıdır. Processing/Wiring dilinin bir uygulamasını içeren geliştirme ortamından oluşan bir fiziksel programlama platformudur. Üzerinde bir adet mikroişlemci bulunmaktadır. 5 voltluk regüle entegresi ve bir 16MHz kristal osilator (bazılarında seramik rezonatör) vardır. Temel olarak, Arduino geliştirme ortamı (IDE), Arduino bootloader (Optiboot), Arduino kütüphaneleri, AVRDude (Arduino üzerindeki mikrodenetleyici programlayan yazılım) ve derleyiciden (AVR-GCC) oluşur.

Arduino bir G/Ç kartı ve Processing/Wiring dilinin bir uygulamasını içeren geliştirme ortamından oluşan bir fiziksel programlama platformudur.

Son zamanlarda çok çeşitli modelleri üretilmeye başlanan Arduino platformu ile pek çok proje kolaylıkla yapabilmektedir. Üzerinde bulunan dijital ve analog giriş çıkışları kullanarak sensörleri yöneterek robotlar ve sistemler tasarlanabilir.

Eğer internet bağlantısı yapmak istenirse arduino için tasarlanmış wifi ve ethernet shield’lar bulunmakta olup bu sayede uzaktan kablosuz kontrol de yapılabilir.

Su Pompası

Şekil 3’de görülen DC Su Pompası Motoru ile küçük çaplı tarımsal, çiçek sulama, yangın söndürme gibi projeler gerçekleştirebilir. Çalışma geriliminin DC 6V olması sebebiyle birçok motor sürücü entegresi ile uygun kullanılabilmektedir. Küçük boyutlu olması sayesinde özel kullanım imkânı sunmaktadır.

Toprak Ve Nem Sensörü

Toprak nem sensörü, toprağın içindeki nem miktarını ölçmek için kullanılan bir sensördür. Nem ölçer problar ölçüm yapılacak toprağa batırılarak ölçüm yapılır. Toprağın veya batırılan sıvının meydana getirdiği dirençten dolayı, prob uçları arasında bir gerilim farkı oluşur. Bu gerilim farkının büyüklüğüne göre de nem miktarı ölçülür. Topraktaki nem (ıslaklık) miktarı artıkça iletkenliği de artmaktadır. Kart üzerinde yer alan trimpot sayesinde hassasiyet ayarı yapılabilmektedir. Arduino veya farklı mikrodenetleyicilerle rahatlıkla kullanılabilir.

Isıtma-Soğutma Ve Sulama Kontrolü Yapılan Sera Projesi

Şekil 5’de görülen Sera prototipinde, ortam sıcaklık ve nem (ıslaklık) bilgileri sıcaklık ve nem sensörlerinden alınıp kontrol kartına aktarılmaktadır. Arduino yazılımı ile belirlenmiş ayar noktalarına göre gerekli çıkışların enerjilenmesi sağlanır. Su motoru, Isıtıcı ve Fan çıkış elemanları olarak kullanılmıştır. Yazılım sayesinde sıcaklık ve nem ayar noktaları istenildiği gibi değiştirilebilmektedir.

Proje çalışmalarında teorik bilgilerin gerçek ortamlarda uygulamaya dönüştürülmesi her zaman çok kolay olmaz. Bu projenin de uygulamaya geçirilmesi sırasında birçok problem yaşanmış fakat danışmanlık seviyesinde öğrenciye verilen destekler ile istenen sonuçlar elde edilmiştir.

Sonuç

Bu proje çalışmasında gerçekleştirilen sistemin, Elektronik ve Otomasyon Bölümü Mekatronik Program laboratuvar uygulamalarında görsel bir öğe olması sağlanmış, deneylerde kullanılabilecek ve program geliştirmeye imkân sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Bundan sonraki çalışmalarda ise benzer bir sera sisteminin güneş enerji panellerinden faydalanarak enerji ihtiyacının çözülmesi, havalandırma kanalları ile seranın havalandırılması gibi yeni projeler oluşturulabilir. Ayrıca başka bir proje kapsamında burada yapılan kontroller PLC ile yapılarak görsellik ve raporlama gibi unsurların elde edilebileceği SCADA sistemi kullanılabilir.

Kaynaklar

  1. https://www.arduino.cc/
  2. http://www.robotikdersi.com/arduino-ile-toprak-nem-sensoru
  3. http://www.gencziraat.com/sera-planlamasi/seralarda-havalandirma-ve-sogutma
  4. http://www.tarimkutuphanesi.com/SERALARDA_SULAMA_YONTEMLERI_00551.html
  5. http://www.plantmedia.com.tr/Upload/Files/Documents/plant-Seralarda-SulamaSistemi