Culture hydroponique

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Langue : Français


Objectif

L'objectif est de participer à l'installation d'un jardin hydroponique sur le toit du CCSTI.

Le toit est grand, très bien exposé (plein sud) et protégé.

Intérêt :

  • découvrir les méthodes de cultures hydroponiques qui permettent de faire pousser en ville des légumes de bonne qualité, éventuellement bio, en utilisant un minimum d'eau
  • mettre au point et faire fonctionner sur la durée des système simple d'automatisation, occasion idéale pour apprendre à utiliser un Arduino sur une application utile et réelle
  • développer un système que vous pourrez ensuite déployer chez vous
  • manger des bons légumes

Systèmes de culture

Systèmes passifs

Fonctionnement par capillarité : pots à réserve, Autopot

Régulation par hygromètre : "carottes" Blumat

Systèmes à circulation

Une pompe relève la solution qui retourne par gravité au point bas du système où elle sera pompée à nouveau.

Cout : environ 10€/plante pour un système à 6 pots (55-75€ le système).

Avantages :

  • systèmes simples, une pompe et une minuterie suffisent
  • les plantes poussent beaucoup mieux que dans un système passif

Inconvénients :

  • les pompes fonctionnent beaucoup (au moins 1/4 du temps)
Exemple de système à circulation "premier prix"

Systèmes à flux et reflux

Principe du flux/reflux

Avantages :

  • meilleure aération des racines qu'un goutte à goutte
  • les pompes n'ont besoin de fonctionner qu'un temps réduit
  • la redondance (doublement des pompes) est simple à mettre en place
  • le même volume de solution peut être utilisé pour plusieurs sous-groupes de pots alternativement

Inconvénients :

  • si les racines bouchent le drain d'entrée/sortie d'un pot, ce pot n'est plus arrosé.
  • 2 pompes minimum
  • électronique plus compliquée qu'un simple programmateur
  • tous les pots doivent être situés à la même hauteur

Au final, ce genre de systèmes très modulaire semble bien se prêter aux installations de taille moyenne.

Exemple de système flux/reflux modulaire

Instrumentation et automatisation

Station météo

J'ai (Sylvain ) acheté cette station météo : http://www.amazon.fr/gp/product/B00563EJBM

La station en elle même a rien de folichon, mais les capteurs utilisés semblent être exactement les mêmes que ces capteurs vendus par Sparkfun : https://www.sparkfun.com/products/8942

Si on retrouve les mêmes capteurs chez plein de marques, c'est que c'est probablement du matériel "générique" fabriqué de façon quasi-identique par de multiples fabricants chinois.

Ces capteurs sont très hackables : http://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Weather/Weather%20Sensor%20Assembly..pdf


Dans un premier temps, l'objectif est de déployer la station telle quelle.

Dans un second temps, l'objectif est :

  1. interfacer le pluviomètre, la girouette et l'anémomètre avec un Arduino (ou un Raspberry Pi)
  2. ajouter un thermo-hygromètre numérique (ex. Sensirion SHT75 ou SHT15, super précis, ~35€)
  3. ajouter un capteur de pression absolue numérique (ex. Bosch BMP085, précision 1 hectopascal, ~15€)
  4. ajouter un stockage de masse (ex. carte SD) pour pouvoir enregistrer des données détaillées durant des mois
  5. ajouter une interface de communication (Ethernet, WiFi, GPRS, en fonction de la motivation)
  6. fiabiliser l'ensemble ... pas facile quand le matériel est exposé aux éléments.

But final : une station météo de bonne qualité, en Open Hardware, pour moins de 200€

Bonus : déployer des stations similaires sur toute l’agglomération :D

Module capteurs chimiques

Objectif : mesurer les paramètre essentiels de la solution nutritive qui circule dans un système hydroponique

Grandeurs physiques essentielles :

  • température -> indispensable car les mesures de pH et EC doivent être corrigées en fonction de la température
  • pH -> l'absorption des nutriments par la plante varie avec le pH
  • électroconductivité (EC ou TDS) -> indique si la solution est riche ou pauvre en minéraux (en gros, s'il faut remettre de l'engrais)

On peut aussi trouver des sondes pour mesurer :

  • potentiel oxydo-réducteur (Redox ou ORP)
  • taux d'oxygène dissout (DO)

L'utilité des ces deux paramètres est discutable pour un système hydroponique simple.

On peut trouver ce type de sondes et les interface analogique-numériques indispensables chez Atlas Scientific mais les prix sont dissuasifs.

Les deux comparses d'OpenPlacos ont conçu un shield pH/EC dont les schémas se trouvent ici : [1].

Module actionneurs

Objectif : piloter de 2 à 4 pompes pour faire fonctionner un système hydroponique avec de la redondance.

La commande se fait en tout-ou-rien, avec quelques dizaines de cycles par jour, l'utilisation de relais électromécaniques est adaptée. Le relais électromécanique assure l'isolation galvanique entre la partie "de puissance" et la logique de commande. Un relais correctement dimensionné permet de piloter indifféremment un système à tension continue (ex. pompes 12V de caravane) ou un système utilisant la tension secteur (ex. pompes 220V d'aquarium).

Pour un système "uniquement DC", les relais peuvent être remplacés par des transistors MOS de puissance. Pour un système "uniquement AC", les relais peuvent être remplacés par des relais statiques ou des triacs et opto-triacs.

Dans sa version la plus simple, l'Arduino agit comme simple programmateur journalier, mais avec plus de flexibilité que les horloges Ikea TÄNDA.

Les améliorations suivantes sont intéressantes :

  1. ajout d'entrées pour détecteurs de niveau
  2. ajout d'une mesure de la consommation de chaque circuit de pompe
    • permet de détecter quand une pompe est défaillante
    • si la précision est correcte, permet de mesurer l'énergie utilisée par le système, et donc de dimensionner correctement un futur système qui n'utiliserait que des panneaux solaires pour l'alimentation

Module dosage et régulation

Les deux modules ci-dessus constituent la base d'un système.

Pour pousser l'automatisation plus loin, on peut imaginer un module qui s'occupe des fonctions suivantes :

  1. admission d'eau fraiche dans le système et évacuation de la solution usagée
    • électrovanne pour évacuer les restes de solution
    • électrovanne reliée au réseau d'eau pour l'admission d'eau fraiche
    • pompe dans une cuve de récupération d'eau de pluie
  2. dosage des solution d'engrais et de correction de pH
    • commande de 3 à 5 moteurs pas-à-pas
    • mécanique de pompe péristaltique imprimé 3D ou fait au laser : http://www.thingiverse.com/search?q=Peristaltic
    • minimum : engrais 2 solutions "grow/bloom" + abaisseur de pH
    • maximum : engrais 3 solutions "grow/bloom/micro" + abaisseur de pH + élévateur de pH

Le logiciel de régulation de la solution peut être vraiment très travaillé pour donner des résultats corrects en tenant en compte la dynamique des réaction chimiques.

Vincent a déjà expérimenté avec ce genre de systèmes, ce n'est pas trivial.

Membres intéressés

  • Sylvain  : il y a deux ans j'ai fait pousser plusieurs variétés de tomates sur mon balcon avec 2 systèmes hydroponiques. Le résultat était délicieux. Je souhaite à nouveau expérimenter dans le domaine.
  • Vincent : Heureux propriétaire d'un mur végétal, j'aimerai participer au projet du LOG concernant l'hydroponie. Mon mur végétal est monté sur une structure en bois recouvert d'un feutre géotextile, l'eau y est remonté par une pompe d'aquarium. Il est automatisé en régulation de pH avec openplacos et je tourne avec des engrais organiques faits par bioponey (très bons engrais, je vous les recommande) et éclairage par néons.

Adresses utiles à Grenoble

Associations

Bioponey 89 rue St Laurent, 38000 Grenoble

bRiN d'gReLiNetTE 15 rue Georges Jacquet, 38000 Grenoble

Grow-shops

Green Addict 9 Quai Claude Bernard, 38000 Grenoble

Culture Indoor 18 route de Lyon, 38000 Grenoble

Indoorgardens Grenoble 960 chemin de la Croix Verte 38330 Montbonnot St Martin

Indoorgardens Grenoble Centre 7 square des Fusillés, ZAC Bouchayet-Viallet (angle Berriat/Ampère), 38000 Grenoble

Bibliographie