# Greenhouse V0.1 — эскизный проект закрытого домашнего сада

Дата: 12 октября 2026. Статус: предложение архитектуры для инженерного прототипа. Не рабочие чертежи, не подтверждённая спецификация и не собранное устройство.

## Цель и подтверждённые требования

Первый рынок — Казахстан. Устройство должно выращивать растения без естественного света. Нужно сравнить зелень/салаты и карликовые плодовые овощи. Пользователю нравится корпус типа SUNUP с прозрачной дверцей; требуется автоматическое закрытие или затемнение на ночь. Можно использовать готовую конструкцию как основу.

Размер и бюджет ожидают уточнения. Приведённая ниже площадь — пример для расчёта, а не согласованные габариты. До выбора серийных компонентов нужны допустимые внешние размеры, бюджет, первые культуры и условия помещения.

## Принятое направление для прототипа

Один закрытый корпус с заменяемыми посадочными панелями. Верхний свет регулируется по высоте и яркости. Нижний непрозрачный бак доступен для заливки, слива и очистки. Сухой отсек электроники отделён от влажной камеры. Прозрачная дверца позволяет наблюдать растения; снаружи неё опускается непрозрачная моторная штора. Выбор материалов корпуса, шторы, отражающих поверхностей и уплотнений — после проверки влажности, нагрева, очистки и светонепроницаемости.

Не считать этот корпус климатической камерой, способной поддерживать любые условия: вентиляция не охлаждает ниже температуры комнаты и не гарантирует осушение при влажном наружном воздухе. Допустимый диапазон температуры/влажности помещения предстоит определить испытанием.

```mermaid
flowchart TD
    ROOM[Воздух помещения] --> IN[Светозащитный воздухозабор]
    IN --> CH[Камера растений: свет, крона, датчик температуры и влажности]
    CH --> OUT[Вытяжка с защитой от выхода света]
    OUT --> ROOM
    LED[Регулируемый белый LED-светильник] --> CH
    LED --> HEAT[Теплоотвод за пределы влажной камеры]
    CH --- ROOT[Корзины и корневая зона]
    ROOT --- TANK[Непрозрачный бак: уровень, температура, EC]
    AIR[Аэрация с виброразвязкой] --> TANK
    CTRL[ESP32 и часы RTC] --> LED
    CTRL --> OUT
    CTRL --> SHADE[Моторная штора: концевики и защита от заклинивания]
    CTRL --> DISPLAY[Локальные органы управления]
```

## Свет и тёмный период

Свет рассчитывается по потоку на листьях и продолжительности, а не по одной надписи «Вт». PPFD — поток фотосинтетически активных фотонов на единицу площади; DLI — их суточная сумма.

`DLI = PPFD × часы света × 3600 / 1 000 000`

Примеры для стенда, не универсальные рецепты культур:

| Режим для сравнения | Средний PPFD, мкмоль/(м²·с) | Свет, ч | DLI, моль/(м²·сут) |
|---|---:|---:|---:|
| Исходная точка опыта с зеленью | 250 | 16 | 14.4 |
| Исходная точка опыта с карликовыми плодовыми | 400 | 16 | 23.04 |

Уставки для проращивания, рассады и взрослых растений различаются; после выбора культуры и сорта уточняются по агрономическому источнику и результатам опыта. Вытягивание связано также с температурой, спектром и загущением; одной установки заданного PPFD недостаточно.

Для примера площади 0.60 × 0.35 = 0.21 м² первый режим требует попадания на плоскость листьев 250 × 0.21 = 52.5 мкмоль/с. При предположении эффективности светильника 2.5 мкмоль/Дж и доли попадания на посадку 0.65:

`P = 52.5 / (2.5 × 0.65) ≈ 32.3 Вт`

Для 400 мкмоль/(м²·с): `P ≈ 51.7 Вт` при тех же предположениях. Эффективность и доля попадания не измерены: это иллюстрация метода, не выбор лампы. Нужны реальная фотометрия светильника и карта PPFD по посадке на нескольких высотах. При выбранных 16 ч светильник 32.3 Вт потреблял бы около 15.5 кВт·ч за 30 суток; 51.7 Вт — 24.8 кВт·ч. Насосы, вентиляторы и контроллер прибавляются отдельно.

Световой день растения и время сна владельца задаются отдельно. При возможности их совмещают: например, LED включён днём, выключен ночью. Если нужный световой день продолжается после отхода владельца ко сну, штора закрывается, а LED продолжает работать до конца расписания. Это не заменяет необходимый тёмный период растений. Когда LED выключен, штора также может защищать растения от внешнего света.

Штора идёт по отдельным направляющим, не касается листьев и не перекрывает воздухозабор/вытяжку. Предусмотреть верхний/нижний концевики, ограничение времени движения, обнаружение препятствия, ручное освобождение без питания. Блокировать движение при открытой дверце; проверить отказ датчика дверцы/концевиков и возможность зажима пальцев. Алгоритм не должен бесконечно повторять попытки закрытия при заклинивании. Непрозрачность проверяется у ткани, швов, направляющих, дверцы, дисплея и вентиляционных каналов. Не использовать электрохромное стекло без проверки: затемнение не равно светонепроницаемости.

## Корневая зона и гидравлика

Для первого сравнительного стенда — глубоководная культура с активной аэрацией как понятный исходный вариант, а не окончательный выбор для продукта. Она позволяет отдельно контролировать кислородоснабжение, не приписывая обычному перемешиванию доказанное насыщение кислородом. Воздушный насос/компрессор нужно испытать по шуму; при неудовлетворительном результате сравнить альтернативную циркуляционную схему по шуму, растворённому кислороду и состоянию корней.

Разделить назначения узлов: аэрация снабжает корни кислородом; циркуляция перемешивает раствор и при соответствующей конструкции способствует газообмену. Не переносить старый режим коротких импульсов помпы без проверки кислорода при зрелых корнях и высокой температуре. Для испытаний нужен прибор растворённого кислорода; включать его в каждое продаваемое устройство заранее не требуется.

Бак непрозрачный, с крышкой, безопасным доступом к корзинам, защищённым от корней забором и обслуживаемыми узлами. Типоразмер корзины выбирается до глубины бака. Нормальный уровень определяется конструкцией корзины и способом выращивания; нельзя постоянно заливать субстрат и корневую шейку ради большого запаса.

Полезный запас воды между нормальным уровнем и порогом долива рассчитывается как измеренный максимальный суточный расход взрослой посадки × желаемый интервал долива + запас на погрешности. Полный объём дополнительно включает неиспользуемый остаток и свободное пространство до края. Объём бака не обещает конкретное число автономных дней без опыта со взрослыми растениями.

Слив через доступный сервисный узел, заливка отдельно от электроники. Бак должен опорожняться и мыться; одного сливного крана недостаточно, если остаются недоступные загрязнения. Корни не должны повреждаться при обслуживании. Проверить протечки сливного узла, перелив, конденсат и последствия наклона. Для воздушной линии предусмотреть защиту от обратного сифонирования.

## Питание растений

На стадии V0.1 питание готовит оператор по инструкции выбранного состава, контролируя исходную воду, EC и pH. EC характеризует общую электропроводность, а не содержание каждого элемента. Значение EC само по себе не доказывает правильность состава питания.

Измерение EC возможно встроенным датчиком, pH на первом стенде — отдельным калибруемым прибором. Устройства измерения проверяются стандартными растворами. Автодозирование — следующий модуль после проверки гидравлики и стабильности измерений. Это сохраняет цель автоматизации, но позволяет отлаживать узлы по отдельности.

При добавлении дозаторов: отдельные концентраты A/B, раздельная подача без смешивания концентратов, калибровка фактической подачи, пауза на перемешивание перед новым измерением, предел разовой/суточной дозы, контроль уровня и запрет дозирования при недостоверном датчике. Автоматическую коррекцию pH не включать без отдельного проекта и испытаний.

## Микроклимат и шум

Светильник отводит тепло платы наружу через сухой верхний отсек/радиатор; это уменьшает нагрев камеры, но не отменяет тепловой расчёт. Свет, поглощённый внутри, также преимущественно превращается в тепло: нельзя считать, что радиатор вынес почти всю тепловую нагрузку наружу. Воздухообмен сохраняется при закрытой шторе и нужен также для пополнения CO₂. Вентиляторы, светозащитные каналы и решётки выбираются вместе: препятствия уменьшают расход и могут увеличивать шум. Измерять расход на собранном корпусе, включая загрязнение сеток. Помимо обмена с комнатой оценить обдув внутри густой кроны.

Датчики температуры/влажности размещать вдали от прямого нагрева LED и брызг. Температуру раствора измерять отдельно. Рабочие пороги и допустимые условия комнаты зависят от культур и подтверждаются испытанием. Проверять конденсат, размещение электрических соединений и путь стока воды, в том числе после выключения LED и ночного снижения температуры.

Шум измерять на одном расстоянии с фиксацией фонового уровня: полный/низкий бак, разные поверхности, открытая/закрытая дверца, работа шторы, зрелые корни. Телефон пригоден для предварительного сравнения, но не подтверждает точную акустическую спецификацию. Ночной режим не должен лишать корни кислорода.

## Управление и электрическая часть

ESP32, независимые часы RTC и сохранённые настройки. Расписание света, вентиляция и поддержка корневой зоны выполняются локально без сайта. После восстановления питания сохраняются текущая фаза суток и настройки; проверяется положение шторы. Wi-Fi нужен для настройки и уведомлений, а не для базового выживания растения.

Отдельные подсистемы: цикл культуры; расписание LED; затемнение; корневая зона; климат; аварии. Сбор урожая подтверждается человеком, не определяется только количеством дней. Не объединять все отклонения в один автомат с безусловным возвратом в рост.

Основные входы: уровень воды, утечка, температура раствора, температура/влажность воздуха, состояние дверцы, концевики шторы; EC после проверки измерительного модуля. Для контроля отказов нужны обратные сигналы либо проверяемые диагностические признаки: команда «насос включён» не доказывает реальный поток, команда «вентилятор включён» — воздухообмен.

Аварии обрабатываются по причине: низкий уровень блокирует зависящие от воды узлы; перегрев уменьшает/отключает LED, вентиляция продолжает работать, если электрически безопасно; заклинивание шторы останавливает её привод; недостоверный EC запрещает автоматическое дозирование; утечка прекращает перенос воды и защищает электрическую часть. Требуется независимая защита LED от опасного перегрева и электрические защиты по выбранным узлам.

Внешний подходящий блок питания; внутри влажной части низковольтные узлы. Напряжение шины, мощности, сечения, предохранители и разъёмы выбираются после нагрузки и пусковых токов. IP-защита отдельных компонентов не означает IP-защиту всего устройства. Сайт и приложение пока не разрабатывать; предусмотреть будущую привязку устройства к владельцу.

## Две посадочные конфигурации

Зелень: редкая панель для взрослых растений, отдельная частая панель для рассады. Число взрослых мест зависит от размеров сорта и корпуса. Карликовые томаты/перцы: другая панель, опоры и больше высоты; отдельные испытания до плодов, включая способ опыления выбранного сорта. Первые опыты проводить последовательно отдельными культурами: общий раствор и общий свет для зелени и плодовых создают компромиссы. Универсальность одного корпуса ограничена: если требуемая высота/свет не укладываются в настольный вариант, плодовый вариант становится отдельным увеличенным корпусом.

## Проверки перед утверждением V1

1. Сначала пустой стенд: герметичность, слив/заливка, отсутствие опасного контакта воды и электрики, тест приводов и аварий.
2. Карта PPFD по площади и высоте, со шторой и без неё; измерение потребления и нагрева.
3. Круглосуточный тепловой опыт с закрытой шторой; затем повтор с растениями, потому что испарение и сопротивление кроны меняются.
4. Измерение кислорода, температуры, pH/EC при зрелых корнях и испытания шумов в этих условиях.
5. Нормальный цикл и отказы: отключение интернета/питания, застрявшая штора, остановка вентилятора/насоса, низкий уровень, неисправный датчик, утечка. Не создавать опасных ситуаций без защит и наблюдения.
6. Полный цикл зелени и отдельный цикл плодовых, масса съедобного урожая, расходники, время ухода, удобство мытья; сравнение с готовым образцом.
7. Испытание новичками и повторная посадка; после этого утвердить размеры, BOM, уставки и критерии продажи.

## Источники и ограничения

- Фото SUNUP и отзыв пользователя: `SUNUP_REFERENCE_2026-10-12.md`.
- Существующая концепция: `index.html`, вкладка «Устройство», и `frags/device.frag`. Использована как история решения, не как подтверждение характеристик новой конструкции. Старые заявления о превосходстве над всеми конкурентами, достаточности импульсной помпы и однозначности EC требуют пересмотра.
- University of Minnesota Extension: https://extension.umn.edu/garden-and-home/yard-and-garden/gardening-in-minnesota/lighting-for-indoor-plants — свет, фотопериод и признаки нехватки света.
- University of Minnesota Extension: https://extension.umn.edu/garden-and-home/yard-and-garden/gardening-in-minnesota/small-scale-hydroponics — системы, кислород, вода, питание, расстояния, вентиляция и очистка.

Подтверждены арифметические примеры и общие принципы по указанным источникам. Размеры, эффективность LED, фактический PPFD, климат, шум, автономность, урожай, стоимость и надёжность этого проекта пока не измерены. Физическая сборка и закупки не выполнялись.