UECS Piで肥料管理機を作る① 全体像
何回かに分けてUECS Piを使った水耕栽培用肥料管理機の自作例を紹介します。
UECS Piに接続できるセンサー入門① https://blog.ezitc.dev/2022/05/uecs-pi.html で少し紹介したセムコーポレーションのらくらく肥料管理機ですが、水耕栽培での液肥の濃度調整を自動で行ってくれる便利なものです。しかしこれは計測部だけでも３０万円程度するもので、自作派にとっては高価なものになります。
なんとかRaspberry Pi（以下、Raspi）を使って自作出来ないか挑戦してみました。ソフトウエアはUECS Piを使用しますが、プログラミングに自信のある方には自作開発できるはずです。
今回のテーマは仕組みが少し複雑になりますので、少なくとも３回（もしかしたらもっと）の記事になる予定です。
肥料管理機の要件（必要な機能）
全体の構成は下記のようになります。
自作肥料管理全体構成
- 液肥水槽のEC値とｐH値、水温を測定する。
- 液肥のEC値が低くなれば、肥料タンクから肥料の溶液を追加する。
- pH値が下がりすぎた場合はpHアップ剤（アルカリ）、上がりすぎた場合はpHダウン剤（酸）を追加する。
- 肥料タンク、pHアップ剤・ダウン剤タンクの水位を検知し、少なくなったら警告を出す。
肥料タンクは通常２つになります。A液、B液とよく言われますが、A液は主要な栄養素（窒素、リン、カリウム）と微量栄養素の配合肥料です。B液は硝酸カルシウムです。２つに分けるのは高濃度で混ぜるとリンとカルシウムが結晶になり沈殿するからです。（これは骨ができる仕組みと同じです）なので高濃度の肥料原液は２つのタンクに分けています。ただし、配合の比率は一定のため追加する量は基本的に同じで、EC値が下がったら同時にに追加することになります。
３のpH調整の仕組みは必要に応じて使います。植物が肥料を吸収することや栽培環境によりpHが高いか低いかどちらかに傾くものであり、pHアップ剤、ダウン剤の両方を使用することは少ないのではないかと思います。雨水（弱酸性）や井戸水を使う場合はその影響も受けます。また、pHアップ剤、ダウン剤を使うと味が悪くなるという農家さんも居て、出来れば使わないほうが良いかもしれません。栽培環境によりどうしても必要な場合に使うものと考えてます。
４のタンク水位検知はオプションです。定期的にタンクを点検すればなくてもよいと思います。もしタンクが空になった時、ポンプの空回りを防ぐとかポンプの故障を検知するなどの異常検知には役に立つかもしれません。
UECS Piを使った自作肥料管理全体構成
冒頭の図が全体図になります。最大限接続した場合の構成になります。ECセンサーとpHセンサーはネットで購入できる安価なものを選びます。アナログセンサーなのでADコンバータ―を通してUECS Piで電圧をEC値、pH値に変換します。
水温センサーは、以前ブログ（＊１)で紹介したDS18B20を使います。
水位センサーは、ネットで入手できるスイッチ式の廉価なものを使い、GPIOで回路のオンオフを検知します。
液肥A、液肥B、pHアップ剤、pHダウン剤の投入は、前回ブログ（＊２）で紹介した制御ボードを使用します。制御対象は最大４つです。
制御の仕組みはUECS Pi Basicの設定だけで可能です。プログラミングに自信のある方は自作できると思います。
（＊１）UECS Piに接続できるセンサー入門② https://blog.ezitc.dev/2022/06/uecs-pi.html
（＊２）Raspberry Piを使った制御入門① https://blog.ezitc.dev/2022/06/raspberry-pi.html
次回は、ECセンサー、ｐHセンサーについて書く予定です。
＊「UECS Pi」はアルスプラウト株式会社が提供する汎用DIY環境制御ソフトウェアです。https://www.arsprout.co.jp/products/others/uecs-pi/
＊「UECS」は農業用のセンサー機器や制御機器用の通信・動作の共通仕様です。UECS研究会が公開しています。https://www.uecs.jp/outline/outline-index
関連リンク：EzITコンサルティング www.ezitc.dev
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