Arduino– это платформа для разработки электронных устройств, точнее их прототипов и макетов. Включает в себя железо (платы) и софт (среда разработки).

Семейство Arduino – несколько моделей так называемых отладочных плат. Отладочная плата представляет собой как ни странно печатную плату, на которой стоит микроконтроллер (далее МК) – та самая штука, которую мы будем программировать. В младших платах Arduino используются микроконтроллеры AVR(UNO, Nano, Mega, Leonardo), в современных моделях стоят более мощные ARM Cortex для более серьёзных проектов.

Ардуино является открытой платформой, поэтому модельный ряд постоянно пополняется неофициальными платами от других производителей, такие платы называют “Arduino-совместимыми”. С ними можно работать в официальной программе Arduino IDE, писать на том же языке с тем же набором команд и даже использовать те же библиотеки! В качестве примера: это платы Teensy, платы на базе МК esp32 и esp8266 (Wemos, NodeMCU), различных китайских клонов и так далее.

Железо (аппаратная часть)

Микроконтроллер ATmega328P

Сердцем платформы Arduino Uno является 8-битный микроконтроллер фирмы Microchip — ATmega328P на архитектуре AVR с тактовой частотой 16 МГц. Контроллер обладает тремя видами памяти:

32 КБ Flash-памяти, из которых 0,5 КБ используются загрузчиком, который позволяет прошивать Unoс обычного компьютера через USB. Flash-память постоянна и её предназначение — хранение программ и сопутствующих статичных ресурсов.

2 КБ RAM-памяти, которые предназначены для хранения временных данных, например переменных программы. По сути, это оперативная память платформы. RAM-память энергозависимая, при выключении питания все данные сотрутся.

1 КБ энергонезависимой EEPROM-памяти для долговременного хранения данных, которые не стираются при выключении контроллера. По своему назначению это аналог жёсткого диска для Uno.

Микроконтроллер ATmega16U2

Микроконтроллер ATmega328P не содержит USB интерфейса, поэтому для прошивки и коммуникации с ПК на плате присутствует дополнительный микроконтроллер ATmega16U2 с прошивкой USB-UARTпреобразователя. При подключении к ПК ArduinoUno определяется как виртуальный COM-порт.

Порт USB Type-B

Разъём USB Type-Bпредназначен для прошивки и питания платформы Arduino. Для подключения к ПК понадобится кабель USB (A— B).

Разъём питания DC

Коннектор DC Barrel Jack для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 7 до 12 вольт.

Понижающий регулятор 5V

Понижающий линейный преобразователь NCP1117ST50T3G обеспечивает питание микроконтроллера и другой логики платы при подключении питания через разъём питания DC или пин Vin. Диапазон входного напряжения от 7 до 12 вольт. Выходное напряжение 5 В с максимальным выходным током 1 А.

Понижающий регулятор 3V3

Понижающий линейный преобразователь LP2985-33DBVR обеспечивает напряжение на пине 3V3. Регулятор принимает входное напряжение от линии 5 вольт и выдаёт напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 150 мА.

Кнопка сброса

Кнопка предназначена для ручного сброса прошивки — аналог кнопки RESET обычного компьютера.

ICSP-разъём ATmega328P

ICSP-разъём выполняет две полезные функции:

Используется для передачи сигнальных пинов интерфейса SPI при подключении ArduinoShield’ов или других плат расширения. Линии ICSP-разъёма также продублированы на цифровых пинах SS/10, MOSI/11, MISO/12 и SCK/13.

Предназначен для загрузки прошивки в микроконтроллер ATmega328Pчерез внешний программатор. Одна из таких прошивок — Bootloaderдля Arduino Uno, который позволяет прошивать платформу по USB.

ICSP-разъём ATmega16U2

ICSP-разъём предназначен для программирования микроконтроллера ATmega16U2.

Пины питания:

VIN: Входной пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 7 до 12 вольт.

5V: Выходной пин от стабилизатора напряжения с выходом 5 вольт и максимальным током 1 А. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера и другой обвязки платы.

3V3: Выходной пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальным током 150 мА.

IOREF: Вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем напряжении микроконтроллера. В нашем случае рабочее напряжение платформы 5 вольт.

AREF: Пин для подключения внешнего опорного напряжения АЦП относительно которого происходят аналоговые измерения при использовании функции analogReference() с параметром «EXTERNAL».

GND: Выводы земли.

Порты ввода/вывода:

Пины общего назначения: 20 пинов: 0–19

Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.

АЦП: 6 пинов: 14–19 / A0–A5

Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. Разрядность АЦП не меняется и установлена в 10 бит. Диапазон входного напряжения от 0 до 5 В, при подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.

ШИМ: 6 пинов: 3, 5, 6 и 9–11

Позволяет выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала из цифровых значений. Разрядность ШИМ не меняется и установлена в 8 бит.

I²CДля общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу I²C.

I²C: пины SDA/18/A4 и SCL0/19/A5

SPIДля общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу SPI.

SPI: пины MOSI/11, MISO/12 и SCK/13

Serial/UARTДля общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу UART.

Serial: пины TX1/1 и RX1/0. Контакты также соединены с соответствующими выводами сопроцессора ATmega16U2 для общения платы по USB. Во время прошивки и отладки программы через ПК, не используйте эти пины в своём проекте.

У Arduino есть своя IDE (Integrated Development Environment) - интегрированная среда разработки Arduino IDE. Она представляет собой текстовый редактор, умеет компилировать и загружать код. А также менеджер библиотек и поддержку неофициальных плат.

Язык программирования «Arduino Wiring», но на самом деле здесь можно использовать обычный С++ со всем соответствующим ему синтаксисом и возможностями, операторами и прочими инструментами. Но есть особенности:

Среда Arduino IDEслегка меняет стандартный вид программы на C++ и действительно упрощает понимание для новичка. В то же время Arduino IDEне заставляет писать программу “по-Ардуиновски”, можно оформить её как обычную программу на Си (объявить int main(){} и писать свой код).

Arduino IDE автоматически подключает в код библиотеку Arduino.h, которая содержит базовый набор функций для работы с МК, а также некоторые константы и математические функции, которые пришли из открытого фреймворка Wiring.

В AVR Arduino используется компилятор avr-gcc, в котором нет стандартных для компьютерной разработки std:: библиотек. Но зато есть свои библиотеки, ориентированные на работу с микроконтроллером.

Дополнительно в Arduino IDE нам доступно:

Встроенные библиотеки для работы с интерфейсами связи и памятью.

В папке с программой лежит набор стандартных библиотек: для LCD дисплея, шагового мотора, сервопривода и некоторых других железок.

[Только для AVR Arduino] Вместе с компилятором идёт набор низкоуровневых библиотек для AVR (сон, progmem, watchdog и многие многие другие).

Работа с микроконтроллером “напрямую” при помощи регистров.

Можно писать на ассемблере, взяв под контроль каждый такт работы МК.

Сначала рассмотрим общий вид программы, т.е. как она выглядит после запуска. В самом центре – рабочая область, «блокнот», то самое место, где пишется код. По умолчанию уже написаны два стандартных блока, setup() и loop().

Проверить – компиляция (сборка, проверка на ошибки…) кода без его загрузки в плату. То есть код можно написать и проверить на ошибки даже не подключая плату к компьютеру.

Загрузить – компиляция и загрузка прошивки в плату.

Создать/открыть/сохранить – действия с текущим скетчем (файл с кодом программы).

Монитор порта – кнопка открывает монитор последовательного пора для общения с платой.

Меню вкладок – работа с вкладками, о них поговорим ниже.

Текущее состояние – тут выводится краткая информация о последнем действии: загрузка завершена, ошибка загрузки, автоформатирование завершено и т.д.

Лог работы – тут выводится лог компиляции и вообще все системные сообщения, отчёты об ошибках и размере скомпилированного кода.

Конфигурация оборудования – выводится название выбранной платы, версии микроконтроллера и номер выбранного COM порта.

Синтаксис

Тела функций заключаются в фигурные скобки { }. Код внутри фигурных скобок иногда называют блоком кода.

Каждая команда заканчивается точкой с запятой ;

Метод применяется к объекту через точку. Пример: Serial.begin();

Вызов функции или метода всегда заканчивается скобками, даже если функция не принимает параметров. Пример: loop()

Разделитель десятичных дробей – точка. Пример: 0.25 У запятой тут другое применение.

Запятыми перечисляются аргументы функций и методов, члены массива, также через запятую можно выполнить несколько действий в одну строчку. Пример: digitalWrite(3, HIGH); массив – int myArray[] = {3, 4, 5 ,6};

Одиночный символ заключается в одиночные кавычки 'а'

Строка и массив символов заключается в двойные кавычки "строка"

Имена переменных могут содержать латинские буквы в верхнем и нижнем регистре (большие и маленькие), цифры и подчеркивание. Пример: myVal_35 .

Имена переменных не могут начинаться с цифры. Только с буквы или подчёркивания.

Регистр имеет значение, т.е. большая буква отличается от маленькой. Пример: имена val и Val – не одно и то же.

К синтаксису также можно отнести комментарии, т.к. в разных языках они выделяются по-разному. Комментарий это обычный текст, который игнорируется на этапе компиляции и не попадает в итоговую программу для МК. Комментарии нужны для пояснения кода, как себе самому, так и другим возможным его читателям. В C++ у нас два типа комментариев:

Однострочный комментарий

// однострочный комментарий

// компилятор меня игнорирует =(

Многострочный комментарий

/* Многострочный

комментарий */

Оформление

Есть такое понятие, как форматирование (выравнивание) кода, то есть соблюдение пробелов и интервалов.

Между математическими действиями, знаками сравнения, присваивания и всем подобным ставится пробел.

Как и в обычном тексте, пробел ставится после и не ставится перед запятой, двоеточием, точкой с запятой.

Отступ от левого края экрана – знак табуляции, код сдвигается вправо и на одном расстоянии формируются команды из одного блока кода. В Arduino IDE одна табуляция равна двум пробелам. Можно использовать клавишу Tab.

Каждое действие выполняется с новой строки (автоформатирование это не исправляет).

Имена функций и переменных принято называть с маленькой буквы. Пример: value

Если имя состоит из двух и более слов, то их принято разделять. Есть два способа:

camelCase (верблюжий стиль): первая буква маленькая, каждая первая буква следующего слова – большая.

under_score (подчёркивание): все буквы маленькие, разделитель – подчёркивание.

Имена типов данных и классов принято писать с большой буквы. Пример: Signal, Servo

Имена констант принято писать в верхнем регистре, разделение – подчеркивание. Пример: MOTOR_SPEED

При написании библиотек и классов, имена внутренних (приватных) переменных принято писать, начиная со знака подчёркивания. Пример: _position

Несколько общепринятых сокращений для названий переменных, вы часто будете встречать их в чужих прошивках и библиотеках:

button – btn, кнопка

index – idx – i, индекс

buffer – buf, буфер

value – val, значение

variable – var, переменная

pointer – ptr, указатель

Имена функций и методов принято начинать с глагола, кратко описывающего действие функции. Вот те из них, которые вы будете встречать постоянно:

get – получить значение (getValue)

set – установить значение (setTime)

print, show – показать что-то

read – прочитать

write – записать

change – изменить

clear – очистить

begin, start – начать

end, stop – закончить, остановить

Структура кода

Прежде чем переходить к структуре и порядку частей кода, нужно кое-что запомнить:

Переменная любого типа должна вызываться только после своего объявления. Иначе будет ошибка

Объявление и использование классов или типов данных из библиотеки/файла должно быть после подключения библиотеки/файла

Функция может вызываться как до, так и после объявления, потому что C++ компилируемый язык, компиляция проходит в несколько этапов, и функции “выделяются” отдельно, поэтому могут вызываться в любом месте программы

При запуске Arduino IDE даёт нам заготовку в виде двух обязательных функций: setup() и loop()

Код в блоке setup() выполняется один раз при каждом запуске МК.

Код в блоке loop() выполняется “по кругу” на всём протяжении работы программы, начиная с момента завершения выполнения setup()

Структура скетча:

Описание прошивки, ссылки, заметки

Константы-настройки (define и обычные)

Служебные константы (которые следует менять только с полным осознанием дела)

Подключаемые библиотеки и внешние файлы, объявление соответствующих им типов данных и классов

Глобальные переменные

setup()

loop()

Свои функции

Подключение библиотек и файлов

В реальной работе вы очень часто будете использовать библиотеки или просто внешние файлы, они подключаются в главный файл (файлу прошивки) при помощи директивы #include. Данная команда сообщает компилятору, что нужно найти и добавить в программу указанный файл. Этот файл может содержать свои #include и тянуть за собой и другие файлы, таким образом программа может быть разбита на множество независимых файлов. Рассмотрим пример:

#include <Servo.h> // подключает библиотеку Servo.h

#include “Servo.h” // тоже подключает библиотеку Servo.h

Отличие заключается в том, что когда указываем название "в кавычках", компилятор сначала ищет файл в папке со скетчем, а затем в папке с библиотеками. При использовании <галочек> компилятор ищет файл только в папке с библиотеками! К слову о папках с библиотеками: их две, в обеих будет производиться поиск библиотек.

Пользовательская папка: Документы/Arduino/libraries. Сюда библиотеки попадают при добавлении их через “подключить .zip библиотеку” и при установке из менеджера библиотек.

Папка с программой: C:/Program Files (x86)/Arduino/libraries (или C:/Program Files/Arduino/libraries для 32-разрядной Windows). Здесь хранятся встроенные стандартные библиотеки.

Переменные разных типов имеют разные особенности и позволяют хранить числа в разных диапазонах.

(*) – да, bool занимает 1 байт (8 бит), так как это минимальная адресуемая ячейка памяти. Есть способы запаковать логические переменные в 1 бит.

(**) – на ESP8266/ESP32 int и unsigned int занимает 4 байта, то есть является аналогами типов long и unsigned long!

(***) – Компилятор также поддерживает 64 битные числа. Стандартные Arduino-библиотеки с переменными этого типа не работают, поэтому можно использовать только в своём коде.

Целочисленные типы

Переменные целочисленных типов нужны для хранения целых чисел. В своей программе рекомендуется использовать альтернативное название типов (второй столбец в таблице выше), потому что:

Проще ориентироваться в максимальных значениях

Легче запомнить

Название более короткое

Проще изменить один тип на другой

Размер переменной задан жёстко и не зависит от платформы (например int на AVR это 2 байта, а на esp8266 – 4 байта)

Логический тип

bool – логический, он же булевый (придуман Джорджем Булем) тип данных, принимает значения 0 и 1 или false и true – ложь и правда. Используется для хранения состояний, например включено/выключено, а также для работы в условных конструкциях.

Также переменная типа bool принимает значение true, если присвоить ей любое отличное от нуля число.

Символьный тип

char – тип данных для хранения символов, символ указывается в одинарных кавычках:  char var = 'a';. По факту это целочисленный тип данных, а переменная хранит номер (код) символа в таблице ASCII. 

Отдельный символьный тип данных нужен для удобства работы, чтобы программа могла понять разницу между числом и символом, например для вывода на дисплей (чтобы вывести именно букву A, а не число 65). Из символов можно составлять строки.

Дробные числа

float (англ. float – плавающий) – тип данных для чисел с плавающей точкой, т.е. десятичных дробей. Arduino поддерживает три типа ввода чисел с плавающей точкой:

Объявление и инициализация

Объявление переменной – резервирование ячейки памяти указанного типа на имя: тип_данных имя;

Присваивание – задание переменной значения при помощи оператора = (равно): имя = значение;

Инициализация переменной – объявление и присваивание начального значения: тип_данных имя = значение;

Можно объявить и инициализировать несколько переменных через запятую:

Примеры:

byte myVal;

int sensorRead = 10;

byte val1, val2, val3 = 10;

Переменная должна быть объявлена до использования, буквально выше по коду. Иначе вы получите ошибку Not declared in this scope – переменная не объявлена.

Нельзя объявить две и более переменных с одинаковым именем в одной области определения.

Константы

Что такое константа понятно из её названия – что-то, значение чего мы можем только прочитать и не можем изменить: при попытке изменить получим ошибку компиляции. Задать константу можно двумя способами:

Как переменную, указав перед типом данных слово const: const тип_данных имя = значение;. Пример: const byte myConst = 10;. По сути это будет обычная переменная, но её значение нельзя поменять. Особенности:

Занимает место в оперативной памяти, но может быть оптимизирована (вырезана) компилятором, если используется просто как значение.

Имеет адрес в памяти, по которому к ней можно обратиться.

Вычисления с ней не оптимизируются и чаще всего выполняются точно так же, как с обычными переменными.

Компилятор выдаст ошибку, если имя константы совпадает с именем другой переменной в программе.

При помощи директивы #define, без знака равенства и точки с запятой в конце: #define имя значение. Пример: #define BTN_PIN 10. Работает так: указанное имя буквально заменяется в тексте программы на указанное значение. Такая дефайн-константа:

Не занимает места в оперативной памяти, а хранится во Flash памяти как часть кода программы.

Не имеет адреса в оперативной памяти.

Вычисления с такими константами оптимизируются и выполняются быстрее, так как это просто цифры.

Если имя дефайн-константы совпадёт с именем другого “объекта” в программе или даже в библиотеке – работа может быть непредсказуемой: можно получить невнятную ошибку компиляции

Область видимости

Переменные, константы и другие создаваемые пользователем данные имеют такое важное понятие, как область видимости. Она бывает глобальной и локальной.

Глобальная переменная:

Объявляется вне функций, например просто в начале программы.

Доступна для чтения и записи в любом месте программы.

Находится в оперативной памяти на всём протяжении работы программы, то есть не теряет своё значение.

При объявлении имеет нулевое значение.

Локальная переменная:

Объявляется внутри любого блока кода, заключённого в { фигурные скобки }.

Доступна для чтения и записи только внутри своего блока кода (и во всех вложенных в него).

Находится в оперативной памяти с момента объявления и до закрывающей фигурной скобки, то есть удаляется из памяти и её значение стирается.

При объявлении имеет случайное значение.

Важный момент: если имя локальной переменной совпадает с одной из глобальных, то приоритет обращения отдаётся локальной переменной (в её области определения).

Математика

Одной из основных функций микроконтроллера является выполнение вычислений, как с числами напрямую, так и со значениями переменных.

= присваивание

+ сложение

- вычитание

умножение

/ деление

% остаток от деления

Существуют также составные операторы, укорачивающие запись:

+= составное сложение: a += 10 равносильно a = a + 10

-= составное вычитание: a -= 10 равносильно a = a - 10

*= составное умножение: a *= 10 равносильно a = a * 10

/= составное деление: a /= 10 равносильно a = a / 10

%= остаток от деления: a %= 10 равносильно a = a % 10

Очень часто в программировании используется прибавление или вычитание единицы, для чего тоже есть короткая запись:

++ (плюс плюс) инкремент: a++ равносильно a = a + 1

-- (минус минус) декремент: a-- равносильно a = a - 1

Порядок записи инкремента играет очень большую роль: пост-инкремент var++ возвращает значение переменной до выполнения инкремента. Операция пре-инкремента ++var возвращает значение уже изменённой переменной. 

Пример:

byte a, b;

a = 10;

b = a++;

// a получит значение 11

// b получит значение 10

a = 10;

b = ++a;

// a получит значение 11

// b получит значение 11

Сравнение

Два числа можно сравнить при помощи операторов сравнения:

== равенство (a == b)

!= неравенство (a != b)

>= больше или равно (a >= b)

<= меньше или равно (a <= b)

больше (a > b)

< меньше (a < b)

В рассмотренных выше абстрактных примерах с a и b мы получаем логическое значение, которое является результатом сравнения чисел. Пусть a = 10 и b = 20, тогда скобка (a > b) вернёт значение false, потому что a меньше b. А вот (a != b) вернёт true, т.к. а действительно не равно b.

Для связи нескольких логических величин используются логические операторы:

! логическое НЕ, отрицание. Есть аналог – оператор not

&& логическое И. Есть аналог – оператор and

|| логическое ИЛИ. Есть аналог – оператор or

Условный оператор if

Условный оператор if (англ. “если”) позволяет разветвлять выполнение программы в зависимости от логических величин, т.е. результатов работы операторов сравнения и логических переменных. Оператор else (англ. “иначе”) работает в паре с оператором if и позволяет предусмотреть действие на случай невыполнения if:

if (лог. величина) {

  // выполняется, если лог. величина - true

} else {

  // выполняется, если лог. величина - false

}

Также есть третья конструкция, позволяющая ещё больше разветвить код, называется она else if:

if (лог. величина 1) {

  // выполняется, если лог. величина 1 - true

} else if (лог. величина 2) {

  // выполняется, если лог. величина 2 - true

} else {

  // выполняется иначе

}

Оператор выбора

Оператор выбора switch позволяет создать разветвление кода в зависимости от значения одной переменной. Синтаксис такой:

switch (значение) {

  case 0:

    // выполнить, если значение == 0

    break;

  case 1:

    // выполнить, если значение == 1

    break;

  case 2:

  case 3:

  case 4:

    // выполнить, если значение == 2, 3 или 4

    break;

  default:

    // выполнить, если значение не совпадает ни с одним из case

    break;

}

Наличие оператора default необязательно. Наличие оператора break обязательно, иначе сравнение пойдёт дальше, как показано для case 2, 3 и 4.

Умная теплица предназначена для комплексного управления исполнительными устройствами, регулирования, поддержания заданного микроклимата и условий выращивания культурных растений.

Область применения: автоматизация вновь монтируемых или модернизация существующих: парников, теплиц, оранжерей, био-вегетариев.

«Умная теплица» — это теплица, оборудованная комплектом автоматизации управления инженерными системами, для обеспечения при выращивании культурных растений благоприятных метрологических условий (микроклимата), с целью получения условий ускоренного роста и удобств эксплуатации.

Технологические процессы.

Процесс управления системой проветривания необходима для поддержания температуры воздуха внутри теплицы. Активность солнечных лучей оказывает прямое влияние на повышение температуры внутри теплицы (тепличный эффект) и наоборот, важно при этом реагировать на изменения температуры, т.к. отклонения в большую или меньшую приводят к снижению скорости роста, последующему его прекращению, увяданию и гибели растения. Проветривание реализуется 2 способами:

 установкой приводов (тип ЛП), на открывающиеся конструктивные элементы (двери, форточки, фрамуги и т.п.) и подключаются параллельно к контроллеру блока управления. Управляющий сигнал формируется на основе анализа сравнения температур почвы, воздуха снаружи и внутри с заданными в параметрах. Исключается вероятность ошибки открывания, по сравнению с термобалонами (в холодную погоду, когда солнечные лучи эффективно нагревают поверхность внутри теплицы, а снаружи температура возможна ниже +5°С или открывание при применении обогрева в теплице, все это приводит к соприкосновению растений с потоком воздуха низкой температуры и низкой оценки энергоэффективности).

Установкой системы вентиляции и кондиционирования.

Процесс управления системой капельного полива. В теплице, закрытой от попадания осадков, не приходится надеется на естественное орошение. Необходимо подпитывать почву водой, повышая содержание влаги в корневой системе растений, через полив растения получают минеральные соли и микроэлементы, вода необходимый компонент фотосинтеза из нее образуются необходимые органические вещества.

Процесс управления включения наполнения водой емкости полива. Уровень контролируется датчиками нижнего и верхнего уровня воды. Наполнение осуществляется от скважины включением насоса или центрального водоснабжения включением эл. магнитного клапана, по сигналу датчика нижнего уровня и отключение по датчику верхнего уровня или временному интервалу в настройках контроллера. Ёмкость располагается внутри теплицы для подогрева воды.

Процесс управления включением нагревательных устройств, позволяет компенсировать падение температуры внутри теплицы в условиях весенне-осеннего периода, прохладного летнего периода, вечерне - ночное время суток, что дает защиту растениям от низких температур и высокой влажности воздуха, создает условия ускоренного роста, увеличения продолжительности выращивания овощных культур.

Процесс управления оборудованием освещения необходима для продления светового дня. При освещении спектром определенного диапазона и при достаточной мощности светового потока происходит необходимый процесс полноценного существования растений – фотосинтез. Наибольшая эффективность поглощения хлорофиллом замечена при синем и красном спектре соответствующей длины волны 450нм и 680нм, зеленый цвет отражается, что придает растениям характерную окраску. Для создания спектра применяются в теплицах фитосветильники (фитолампы) соответствующие. Необходимо обеспечить для нормального развития и плодоношения минимум 7000-8000 люкс, а это на 7000-8000 люмен на кв. метр при монтаже необходимо учитывать падение светового потока от светильника до растения.

Процесс выращивания на гидропонике подразумевает отсутствие почвы, полный контроль человека. Если в природе возможны катаклизмы, ведущие к гибели урожая, то в такой теплице условия регулирует специалист, который незамедлительно примет меры по устранению факторов торможения роста растений.

Производство на гидропонике имеет свои особенности, связанные с отсутствием почвы:

• не требуется обработка земли;

• нет сорняков;

• корни никогда не пересыхают;

• увеличивается урожайность, так как растения постоянно получают оптимальное количество питательных веществ, света, воды;

• отсутствует необходимость применять ядохимикаты для борьбы с болезнями, встречающимися в почвах;

• плоды не накапливают вредные для человека вещества, потому что произрастают практически в стерильной среде.

Установки для выращивания действительно отличаются чистотой – это необходимое условие качественной работы гидропонной фермы. Максимально стерильные субстраты, чистые поддоны, циркуляция воздуха, оптимальный уровень влажности – всё направлено на формирование здорового микроклимата внутри теплицы, недопущение заболеваний, образования плесени, гнили.

Принципы работы готовой гидропонной фермы.

• ферма с технологией глубинного потока. Корни постоянно находятся в воде, насыщаемой воздухом. Требуется сетчатый горшок либо платформа с отверстием, насос, аэратор. На такой мини-грядке хорошо растут влаголюбивые культуры, но нельзя использовать её для овощей.

• Система питательного слоя состоит из широкого плоского лотка или желоба с непрерывно циркулирующим раствором глубиной 1-2 см. Особенность: лоток расположен под небольшим наклоном, чтобы обеспечивать движение жидкости. Компрессор не нужен: между корнем и водой остаётся воздушная подушка. Раствор стекает в резервуар, а оттуда с помощью насоса поднимается к лотку.

• ферма по принципу периодического затопления представляет собой горшок с двойным дном. Снизу он наполнен раствором; там же установлен насос, с помощью которого жидкость периодически поднимается к корням. Автоматизированный процесс, регулируемый таймером, подходит для выращивания овощей.

• Аэрогидропонная установка отличается от других: здесь корни не контактируют с раствором, а опрыскиваются им. Для этого внутри ёмкости устанавливается распылитель. Благодаря ему через определённый промежуток корневая система получает хорошо насыщенную воздухом влагу, похожую на туман. Растёт она при таком методе полива вширь, а за счёт мелких отростков увеличивается площадь впитывания раствора.

• Мини-ферма с системой капельного полива состоит из ёмкости с двойным дном. В нижней ее части находится жидкость, которая дозировано подаётся к растениям по мелким трубкам-капиллярам.

• Фитильная пассивная установка: горшок с субстратом на 1-2 см погружён в раствор. Корни получают влагу за счёт капиллярных сил. Такая система не снабжается насосом, таймером, распылителем, нуждается в постоянном контроле за уровнем жидкости.