Умна градина "SmartHorta": 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Здравейте момчета, тази инструкция ще представи проекта на колежа за интелигентна зеленчукова градина, която осигурява автоматично поливане на растенията и може да се контролира от мобилно приложение. Целта на този проект е да обслужва клиенти, които искат да засаждат у дома, но нямат време да се грижат и поливат в подходящо време всеки ден. Наричаме „SmartHorta“, защото horta означава зеленчукова градина на португалски.

Разработването на този проект беше осъществено, за да бъде одобрено в дисциплината Интеграционен проект във Федералния технологичен университет в Парана (UTFPR). Целта беше да се комбинират няколко области на мехатрониката като механика, електроника и инженерно управление.

Моите лични благодарности към професорите от UTFPR Серджо Стебел и Гилсън Сато. А също и на четиримата ми съученици (Аугусто, Фелипе, Микаел и Ребека), които помогнаха за изграждането на този проект.

Продуктът има защита срещу лошо време, като предлага защита срещу вредители, вятър и проливен дъжд. Трябва да се захранва от резервоар за вода през маркуч. Предложеният дизайн е прототип, подходящ за три растения, но може да се разшири до повече вази.

В него бяха използвани три производствени технологии: лазерно рязане, фрезоване с ЦПУ и 3D печат. За частта за автоматизация Arduino беше използван като контролер. За комуникация беше използван Bluetooth модул и беше създадено приложение за Android чрез MIT App Inventor.

Всички минахме с оценка близо 9,0 и сме много доволни от работата. Нещо, което е много смешно, е, че всеки мисли да засади трева на това устройство, не знам защо.

Стъпка 1: Концептуално проектиране и компонентно моделиране

Преди сглобяването всички компоненти бяха проектирани и моделирани в CAD с помощта на SolidWorks, за да се гарантира, че всичко се вписва перфектно. Целта беше също така да се побере целият проект в багажника на автомобил. Следователно размерите му бяха определени като 500 мм при макс. При производството на тези компоненти са използвани технологии за лазерно рязане, фрезоване с ЦПУ и 3D печат. Някои части от дърво и тръби бяха нарязани с трион.

Стъпка 2: Лазерно рязане

Лазерното рязане е направено върху поцинкована стоманена ламарина AISI 1020 с дебелина 1 мм, 600 мм х 600 мм и след това се сгъва на 100 мм. Основата има функцията да приютява съдовете и хидравличната част. Отворите им се използват за преминаване на поддържащите тръби, сензорни и соленоидни кабели и за монтиране на пантите на вратите. Също така лазерно изрязване беше L-образна плоча, която служи за поставяне на тръбите в покрива.

Стъпка 3: Фреза с ЦПУ

Стойката на сервомотора е произведена с помощта на фреза с ЦПУ. Две парчета дърво бяха обработени, след това залепени и покрити с шпакловка за дърво. Малка алуминиева плоча също беше обработена, за да монтира двигателя в дървената опора. Избрана е здрава конструкция, която да издържа на въртящия момент на серво. Ето защо дървото е толкова дебело.

Стъпка 4: 3D печат

В опит да се полива правилно растенията и да се контролира по -добре влажността на почвата, е проектирана конструкция за насочване на водата от захранващата тръба на основата към пръскачката. Използвайки го, пръскачката беше позиционирана винаги обърната към почвата (с наклон 20º надолу) вместо към листата на растенията. Той беше отпечатан на две части върху полупрозрачен жълт PLA и след това сглобен с гайки и болтове.

Стъпка 5: Ръчен трион

Дървената покривна конструкция, вратите и PVC тръбите бяха нарязани ръчно в ръчния трион. Дървената покривна конструкция беше нарязана, шлайфана, пробита и след това сглобена с винтове за дърво.

Покривът е полупрозрачен лист от фибростъкло от етернит и е изрязан със специална гилотина за рязане на влакна, след което е пробит и монтиран в дървото с винтове.

Дървените врати бяха хакнати, шлифовани, пробити, сглобени с винтове за дърво, покрити с дървесна маса, а след това беше поставена мрежа против комари със телбод, за да се предотврати увреждането на растенията от силен дъжд или насекоми.

PVC тръбите бяха просто нарязани в ръчния трион.

Стъпка 6: Хидравлични и механични компоненти и монтаж

След производството на покрива, основата, главата и вратите, пристъпваме към сглобяването на конструктивната част.

Първо монтираме скобите на тръбопровода върху основата и плочата L с гайка и болт, след това просто монтирайте четирите PVC тръби в скобите. След като трябва да завиете покрива към листовете L. След това просто завийте вратите и дръжките с гайки и болтове. Накрая трябва да сглобите хидравличната част.

Но обърнете внимание, трябва да се грижим за запечатването на хидравличната част, така че да няма изтичане на вода. Всички връзки трябва да бъдат херметически запечатани с уплътнител за нишки или PVC лепило.

Закупени са няколко механични и хидравлични компоненти. По -долу са изброени компонентите:

- Комплект за напояване

- 2x дръжки

- 8x панти

- 2x 1/2 PVC коляно

- 16x 1/2 скоби за тръбопроводи

- 3x коляно 90º 15mm

- 1м маркуч

- 1x 1/2 синя заваряема втулка

- 1x 1/2 синьо заваряемо коляно

- 1x зърно, което може да се зарежда

- 3x съдове

- 20x винт за дърво 3.5x40mm

- 40x 5/32 болт и гайка

- 1м комарник

- PVC тръба 1/2"

Стъпка 7: Електрически и електронни компоненти и монтаж

За сглобяването на електрически и електронни части трябва да се притесняваме за правилното свързване на проводниците. Ако възникне грешна връзка или късо съединение, човек може да загуби скъпи части, чието подмяна отнема време.

За да улесним монтажа и достъпа до Arduino, трябва да произведем щит с универсална платка, така че да е по -лесно да премахнете и изтеглите нов код на Arduino Uno, а също така да избегнете разпръскването на много проводници.

За електромагнитния клапан трябва да се направи плоча с оптоизолирана защита за релейното задвижване, за да се спестим от опасността от изгаряне на входовете/изходите на Arduino и други компоненти. Трябва да се внимава при задействане на електромагнитния клапан: той не трябва да се включва, когато няма налягане на водата (в противен случай може да изгори).

Три сензора за влажност са от съществено значение, но можете да добавите още за излишък на сигнала.

Закупени са няколко електрически и електронни компонента. По -долу са изброени компонентите:

- 1x Arduino Uno

- 6x сензори за влажност на почвата

- 1x 1/2 електромагнитен клапан 127V

- 1x сервомотор 15kg.cm

- 1x 5v 3A източник

- 1x 5v 1A източник

- 1x Bluetooth модул hc-06

- 1x Часовник в реално време RTC DS1307

- 1x реле 5v 127v

- 1x накланяща се оптрона 4n25

-1x тиристор bc547

- 1x диод n4007

- 1x съпротивление 470 ома

- 1x съпротивление 10k ома

- 2x универсална чиния

- 1x разклонител с 3 контакта

- 2x мъжки контакт

- 1x щепсел p4

- 10m двупосочен кабел

- 2м интернет кабел

Стъпка 8: C програмиране с Arduino

Програмирането на Arduino е основно да извършва контрол на влажността на почвата на „n“вази. За това той трябва да отговаря на изискванията за задействане на електромагнитния клапан, както и позиционирането на серво мотора и отчитането на променливите на процеса.

Можете да промените количеството на съдовете

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Можете да промените времето, когато вентилът ще бъде отворен

#define TEMPO_V 2000 // Tempo que a válvula ficará aberta

Можете да промените времето за изчакване за овлажняване на почвата.

#define TEMPO 5000 // Tempo de esperar para or solo umidecer.

Можете да промените забавянето на слугата.

#define TEMPO_S 30 // Забавяне на серво.

За всеки сензор за влажност на почвата има различен диапазон на напрежение за суха почва и напълно влажна почва, така че трябва да тествате тази стойност тук.

umidade [0] = карта (umidade [0], 0, 1023, 100, 0);

Стъпка 9: Мобилно приложение

Приложението е разработено на уебсайта на MIT App Inventor, за да изпълнява функциите за надзор и конфигуриране на проекта. След връзката между мобилния телефон и контролера, приложението показва в реално време влажността (от 0 до 100%) във всяка от трите вази и операцията, която се извършва в момента: или в режим на готовност, премествайки сервомотора на правилната позиция или поливане на една от вазите. Конфигурацията на вида растение във всяка ваза също е направена в приложението, а конфигурациите вече са готови за девет растителни вида (маруля, мента, босилек, див лук, розмарин, броколи, спанак, кресон, ягода). Като алтернатива можете ръчно да въведете настройките за поливане на растения, които не са в списъка. Растенията в списъка са избрани, защото са лесни за отглеждане в малки саксии като тези в нашия прототип.

За да изтеглите приложението, първо трябва да изтеглите приложението MIT App Inventor на мобилния си телефон, да включите wifi. След това на вашия компютър трябва да влезете в уебсайта на MIT https://ai2.appinventor.mit.edu/, за да влезете, да импортирате проекта SmartHorta2.aia и след това да свържете мобилния си телефон чрез QR код.

За да свържете arduino към смартфона, трябва да включите bluetooth на телефона си, да включите arduino и след това да сдвоите устройството. Това е, вече сте свързани със SmartHorta!