Prime indiscrezioni su "Florida Swamp", ideale per coltivare piante delle zone umide.

Fervono i lavori di collaudo, revisione e integrazione di nuove funzionalità sulla versione stand-alone di coltivino. Il progetto ha incontrato un grandissimo interesse soprattutto (ma non solo) fra coloro i quali vorrebbero dedicare tutte le cure possibili alle proprie amate piante, ma hanno una vita troppo piena che ruba tutto il loro tempo!

Anche negli ambienti professionali del vivaismo, della floricoltura e dell'orticoltura, sia outdoor che indoor, c'è grande attesa: sono state già raccolte diverse richieste di maggiori informazioni sulle funzionalità ed alcune prenotazioni.

Ringraziamo per l'interesse tutti i professionisti e gli amatori che stanno attendendo l'immissione dei nostri dispositivi nel mercato. Coltivino non vi deluderà!

La prima configurazione disponibile sarà coltivino "Florida Swamp". Vediamone le caratteristiche.
 

coltivino "Florida Swamp"
 

Questa configurazione da esterno con doppio controller indoor e outdoor, interfaccia web e funzioni automatiche personalizzabili è adatta ai coltivatori di piante da palude o semiacquatiche di vari generi, come ad esempio Calla, Colocasia, Dionaea, Drosera, Iris, Menyanthes, Papyrus, Pothos, Sarracenia, Sphagnum, Typha, Utricularia...

Infatti, è l'ideale per quelle piante che devono essere coltivate all'esterno o in serra, con i vasi immersi in bacinelle o in bancali colmi d'acqua e che durante la stagione vegetativa devono godere di un alto tasso di umidità relativa.

Nel caso di sistemi che prevedano il rabbocco dei bancali o delle bacinelle con il pescaggio da un accumulo d'acqua, si può collegare alla presa di corrente "A" di coltivino "Florida Swamp" la spina elettrica di una semplice pompa da acquario, che attiva il rabbocco dei bancali pescando l'acqua da una cisterna, da una vasca o da una tanica di accumulo, il cui livello può a sua volta essere mantenuto automaticamente costante con il dispositivo opzionale coltivino "Alpine Lake".

Nel caso di produzione diretta di acqua demineralizzata senza accumulo, nei quali l'acqua demineralizzata viene prodotta e canalizzata direttamente nei bancali o nelle bacinelle di coltivazione, è necessario disporre di un impianto da osmosi con elettropompa. La spina dell'impianto da osmosi va connessa direttamente alla presa di corrente "A" presente sul controller locale di coltivino "Florida Swamp".

La dotazione della configurazione "Florida Swamp" include tre unità:
un controller indoor, con intuitivi comandi locali meccanici a pannello per attivare e disattivare manualmente l'impianto da osmosi e i nebulizzatori, o per attivare la modalità automatica. Il controller indoor deve essere installato in casa e collegato alla presa di corrente e al modem ADSL. Contiene un vero e proprio webserver dedicato, che ospita la pagina web per il controllo remoto delle funzionalità. Offre due prese di corrente: una presa "A" per l'impianto da osmosi (o per una elettropompa) e una presa "B" per il sistema di nebulizzazione.
un controller outdoor, collegato via cavo a quello indoor, al quale sono connessi i sensori che rilevano le condizioni ambientali nella postazione di coltivazione. Il controller outdoor deve essere installato all'esterno, il più possibile vicino alle piante da coltivare.
un controller web, che fornisce tutti i dati meteo ed ambientali rilevati accanto alle piante. Una semplice pagina web offre tutti i comandi necessari per attivare e disattivare l'irrigazione e la nebulizzazione in base ai dati raccolti, dicendoci tutto sulla situazione reale delle piante che coltiviamo anche da lontano: con un semplice smartphone o con un computer, da qualsiasi parte del mondo!

Sensori immersi in acqua con parti in rame che si corrodono? Vediamo qualche soluzione!

Abbiamo già affrontato il problema dei sensori con parti in rame che si immergono in acqua, o nel terreno, o che comunque per effettuare i loro rilevamenti devono rimanere a contatto con l'acqua. Come se non bastasse, questi sensori basano il loro funzionamento sulla conducibilità elettrica, pertanto il loro destino è segnato: brevemente, oltre a surriscaldarsi, vanno aincontro a un inevitabile processo di elettrolisi, che corrode il rame e distrugge fisicamente il sensore!

La soluzione proposta da coltivino e integrata nel suo firmware è il già descritto metodo snap-read, con il quale il sensore si attiva per una frazione di secondo, per poi rimanere inattivo ed elettricamente scollegato per i dieci o venti secondi successivi, rendendo impossibili sia il surriscaldamento che l'elettrolisi.

Bisogna però tener conto che, seppur a ritmi trascurabili, la corrosione del rame a contatto con l'acqua resta un dato di fatto. Basti pensare allo stato in cui si trova una moneta di rame dopo essere stata lasciata a lungo sul fondo di una fontana! Se la moneta così abbandonata fosse stata di stagno si sarebbe comunque ossidata, ma di certo non corrosa!

Per questo motivo, un accorgimento ulteriore da associare al metodo snap-read per ottenere un'ottima affidabilità è la stagnatura manuale delle striscette di rame.

Alcuni sensori in commercio, fra i quali la maggior parte di quelli per il rilevamento della pioggia, o dell'umidità del terreno, hanno le piste in rame già rivestite da un sottilissimo strato di stagno. Un lavoro analogo può tuttavia essere ottenuto con del filo di stagno, un saldatore e una mano ferma.

• Fissiamo il sensore in una posizione che lasci esposte e ben raggiungibili le parti in rame che vogliamo stagnare;
• appoggiamo la punta del saldatore su una estremità di una pista, o di due contemporaneamente (lo stagno tenderà comunque ad aderire al rame e non alla basetta);
• senza perder tempo, appoggiamo il filo di stagno sulla pista, davanti al saldatore;
• con un movimento uniforme facciamo scivolare il saldatore e il filo di stagno verso l'altra estremità della pista, avendo cura di spingere lo stagno contro la pista man mano che si consuma, per evitare che la linea di stagnatura si interrompa;
• procediamo così per tutte le piste, avendo cura che lo stagno non metta mai in comunicazione due piste. Se ciò accadesse, sarà necessario rimuovere lo stagno in eccesso;
• lasciamo raffreddare e utilizziamo normalmente il sensore, sempre con il metodo snap-read!

Con questo accorgimento, la longevità dei sensori è portata al massimo. Ovviamente, ricordiamo che, per un utilizzo prolungato in un contesto definitivo, le parti non immerse devono essere collegate al circuito tramite saldature e non con dei "jumpers". I jumpers vanno bene per la prototipazione, ma non sono destinati alle applicazioni professionali, perchè vanno incontro ad ossidazione e a falsi contatti. Inoltre, è consigliabile rivestire accuratamente ed abbondantemente la parte non immersa e i contatti saldati con del materiale isolante: ad esempio, una dose generosa di resina epossidica andrà benissimo. Inutile dire che impiegare nastro isolante o guaina termorestringente per isolare queste parti così vicine o addirittura a contatto con l'acqua sarebbe perfettamente inutile.
Ogni tanto, per un corretto rilevamento dei dati, ricordiamoci solo di dare una pulita alle piste stagnate, che torneranno come nuove!

modalità giorno/notte e relè temporizzati con snap-read.

In questo post, vedremo come opera il fotoresistore di coltivino.

Ho inserito un fotoresistore a monte dell'intero circuito, per creare due diverse modalità: di giorno le letture dei sensori vengono elaborate e vanno eventualmente ad attivare i relais, sulla base dei dati ambientali e delle regole impostate, mentre di notte tutti i relais sono inattivi. Anche di notte, però, nonostante gli attuatori siano disattivati in risposta alla mancanza del sole, l'intero set di rilevamenti è registrato e trasmesso; così, le informazioni ambientali sono consultabili in tempo reale su seriale (o in http) 24 ore su 24.

Si noti che i relay si attivano e si disattivano sempre con uno scarto di 5 secondi l'uno dall'altro; ciò è utile per evitare di sommarne gli eventuali "spunti" (entrambi, nell'applicazione reale, controllano elettropompe), ma anche per farli lavorare entrambi con un solo diodo montato in antiparallelo a protezione del circuito (contro il rischio dei pesanti ritorni di tensione invertita tipici dei relais).

Si vede chiaramente, nel video che segue, la sequenza della temporizzazione:

• a seguito dello snap-read sui sensori, avviene l'eventuale cambio di stato del primo relay, il quale, se sussistono le condizioni necessarie, accende un led;
• l'atro relay, rispondente a regole e funzioni del tutto differenti da quelle che controllano il primo, risponde con un ritardo di cinque secondi, attivando anch'esso il suo led solo se sussistono le condizioni necessarie;
• trascorsi ancora cinque secondi, avviene una nuova lettura dei sensori e se il fotoresistore registra un livello di luce superiore alla soglia che ho impostato, questi valori possono generare un cambio di stato degli attuatori.

Prototipazione ultimata per il circuito centrale!

Il circuito centrale di coltivino è finalmente completo. Questo circuito permette già di registrare in tempo reale e di elaborare automaticamente le condizioni ambientali. Può gestire le irrigazioni e le nebulizzazioni calcolando il comportamento da assumere sulla base dei dati raccolti, mantenendo il microclima ideale per le piante che desideriamo coltivare.

La versione commerciale stand-alone di coltivino sarà prodotta professionalmente su circuiti stampati, anche con l'impiego di integrati elettronici, e alloggiata in un solido case per esterni. Si alimenterà ad energia solare e sarà pilotabile anche da lontano, da pc o da smartphone, tramite internet!

Con coltivino potrai conoscere tutti i dati ambientali percepiti dalle tue piante, azionare le irrigazioni e le nebulizzazioni o occuparti di tutt'altro, mentre coltivino si prende cura delle tue piante seguendo le regole da te impostate. Sarà possibile scegliere la configurazione più adatta alle tue esigenze: per piante grasse, mediterranee, alpine, acquatiche o semiacquatiche; per balcone, serra, giardino, terrario, paludario o acquario; per vasi, aiuole, orto o frutteto.


Ecco un video del prototipo, nel quale si evidenzia il metodo snap-read per la lettura dei dati con un risparmio energetico del 97,5%!

Collaudo completato per il metodo "snap-read"!

snap-read è il metodo adottato da coltivino per gestire i suoi sensori. Presenta i seguenti vantaggi:

• elimina il problema dell'elettrolisi, che corrode le parti in rame dei sensori immersi in acqua, nei quali transita la corrente;
• impedisce il surriscaldamento dei sensori, prolungandone al massimo la durata;
• ci fa risparmiare il 97,5% di energia elettrica;
• annulla le fasi di "rimbalzo" da HIGH a LOW (e viceversa) in prossimità dei valori di soglia.

In associazione allo snap-read, consiglio vivamente di stagnare le piste in rame (vedi post approfondito) per evitare che il contatto con l'acqua, seppur molto lentamente, le consumi.
Per chi volesse saperne di più sullo snap-read, ho scritto una pagina approfondita sul tema, dove è disponibile anche uno sketch di esempio per integrarlo in qualsiasi progetto di controllo basato su Arduino.

Vedi pagina sullo snap-read

Finalmente avviata la fase di prototipazione!

coltivino è un versatile sistema avanzato di lettura e successiva manipolazione automatica e remota del microclima per la coltivazione di piante, configurabile in base alle esigenze specifiche delle specie da coltivare e gestibile anche da computer o smartphone, tramite Internet. Sarà quindi possibile prendersi cura delle proprie piante anche da lontano, oppure impostare delle regole e lasciare che coltivino faccia da solo tutto il lavoro, mentre ci occupiamo d'altro.

Al momento della pubblicazione di questo post, solo gli elementi essenziali di coltivino sono stati progettati.

Vedi i post più recenti se desideri conoscere lo stato attuale della progettazione. 

Il codice di programmazione principale e lo schema elettronico centrale di coltivino sono open source, nello spirito di condivisione che dovrebbe guidare ogni maker che si rispetti. Chi volesse, quindi, con un po' di preparazione e di buona volontà, potrà realizzare, partendo da questa base, una sua versione casalinga di questo progetto acquistando i componenti elettronici necessari.

Alloggiata in un case per esterni o per interni, con console di controllo locale e connettività Internet, dotata di tutti gli accessori per il fissaggio a parete o su ringhiera nonchè di funzioni avanzate, la solida versione stand-alone di coltivino sarà realizzata su circuiti stampati, anche con l'impiego di integrati elettronici. Si tratterà di un vero e proprio elettrodomestico, acquistabile da coltivatori amatoriali e professionali di tutti i livelli in una vasta gamma di possibili configurazioni, studiate appositamente per le esigenze di ogni tipologia di piante, da quelle acquatiche a quelle tropicali, dalle cactacee alle bulbose e con configurazioni personalizzate su richiesta per balcone, per terrario, per serra, per orto, per frutteto o per giardino.

Vedi sketch IDE