Viedais dārzs "SmartHorta": 9 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Sveiki puiši! Šis pamācība iepazīstinās ar koledžas projektu par inteliģentu dārzeņu dārzu, kas nodrošina automātisku augu laistīšanu un ko var kontrolēt ar mobilo lietotni. Šī projekta mērķis ir apkalpot klientus, kuri vēlas stādīt mājās, bet kuriem nav laika rūpēties un laistīt piemērotā laikā katru dienu. Mēs saucam par "SmartHorta", jo horta portugāļu valodā nozīmē dārzeņu dārzs.

Šī projekta izstrāde tika veikta, lai to apstiprinātu integrācijas projekta disciplīnā Paranas Federālajā tehnoloģiju universitātē (UTFPR). Mērķis bija apvienot vairākas mehatronikas jomas, piemēram, mehāniku, elektroniku un vadības inženieriju.

Es personīgi pateicos UTFPR profesoriem Sergio Stebel un Gilson Sato. Un arī maniem četriem klasesbiedriem (Augusto, Felipe, Mikael un Rebeca), kuri palīdzēja izveidot šo projektu.

Produktam ir aizsardzība pret sliktiem laika apstākļiem, piedāvājot aizsardzību pret kaitēkļiem, vēju un stipru lietu. Tas jābaro ar ūdens tvertni caur šļūteni. Piedāvātais dizains ir prototips, kas piemērots trim augiem, taču to var paplašināt līdz vairākām vāzēm.

Tajā tika izmantotas trīs ražošanas tehnoloģijas: griešana ar lāzeru, CNC frēzēšana un 3D drukāšana. Automatizācijas daļā Arduino tika izmantots kā kontrolieris. Saziņai tika izmantots Bluetooth modulis, un, izmantojot MIT App Inventor, tika izveidota Android lietojumprogramma.

Mēs visi izturējām ar atzīmi tuvu 9.0 un esam ļoti apmierināti ar darbu. Ļoti smieklīgi ir tas, ka visi domā par nezāļu stādīšanu šajā ierīcē, es nezinu, kāpēc.

1. solis: konceptuālais dizains un komponentu modelēšana

Pirms montāžas visas sastāvdaļas tika projektētas un modelētas CAD, izmantojot SolidWorks, lai nodrošinātu, ka viss ir ideāli piemērots. Mērķis bija arī visu projektu iekļaut automašīnas bagāžniekā. Tāpēc tā izmēri tika definēti kā 500 mm pie maks. Šo komponentu ražošanā tika izmantotas lāzergriešanas, CNC frēzēšanas un 3D drukāšanas tehnoloģijas. Dažas koka daļas un caurules tika sagrieztas zāģī.

2. solis: griešana ar lāzeru

Lāzera griezums tika izgatavots uz 1 mm biezas cinkotas AISI 1020 tērauda loksnes, 600 mm x 600 mm, un pēc tam salocīts 100 mm cilpās. Pamatnei ir kuģu un hidrauliskās daļas novietošanas funkcija. To atveres tiek izmantotas, lai izietu atbalsta caurules, sensora un solenoīda kabeļus un uzstādītu durvju eņģes. Arī lāzera griezums bija L formas plāksne, kas kalpo cauruļu ievietošanai jumtā.

3. solis: CNC frēzmašīna

Servomotoru stiprinājums tika izgatavots, izmantojot CNC frēzmašīnu. Divi koka gabali tika apstrādāti, pēc tam pielīmēti un pārklāti ar koka špakteli. Tika arī apstrādāta neliela alumīnija plāksne, lai tā ietilptu motorā koka balstā. Lai izturētu servo griezes momentu, tika izvēlēta izturīga konstrukcija. Tāpēc koks ir tik biezs.

4. darbība: 3D drukāšana

Cenšoties pareizi laistīt augus un labāk kontrolēt augsnes mitrumu, tika izstrādāta konstrukcija, kas novirza ūdeni no padeves caurules uz pamatnes uz smidzinātāju. Izmantojot to, smidzinātājs tika novietots tā, lai tas vienmēr būtu vērsts pret augsni (ar 20 ° slīpumu uz leju), nevis augu lapām. Tas tika iespiests uz divām daļām uz caurspīdīga dzeltena PLA un pēc tam samontēts ar uzgriežņiem un skrūvēm.

5. solis: rokas zāģis

Koka jumta konstrukcija, durvis un PVC caurules tika zāģētas manuāli rokas zāģī. Koka jumta konstrukcija tika uzlauzta, slīpēta, urbta un pēc tam salikta ar koka skrūvēm.

Jumts ir caurspīdīga eternīta stikla šķiedras loksne, un tas tika sagriezts ar īpašu šķiedru griešanas giljotīnu, pēc tam urbts un ar skrūvēm ievietots kokā.

Koka durvis tika uzlauztas, slīpētas, urbtas, samontētas ar koka skrūvēm, pārklātas ar koka masu, un pēc tam tika novietots moskītu tīkls ar skavotāju, lai novērstu spēcīgu lietu vai kukaiņu bojājumus augiem.

PVC caurules vienkārši tika sagrieztas rokas zāģī.

6. solis: Hidrauliskie un mehāniskie komponenti un montāža

Pēc jumta, pamatnes, galvas un durvju izgatavošanas mēs turpinām konstrukcijas daļas montāžu.

Vispirms mēs uzmontējam cauruļvada skavas uz pamatnes un plāksnes L ar uzgriezni un skrūvi, pēc tam vienkārši ievietojiet četras PVC caurules skavās. Pēc tam, kad jums ir jāpieskrūvē jumts pie loksnēm L. Tad vienkārši ieskrūvējiet durvis un rokturus ar uzgriežņiem un skrūvēm. Visbeidzot, jums ir jāsamontē hidrauliskā daļa.

Bet pievērsiet uzmanību, mums vajadzētu rūpēties par hidrauliskās daļas noslēgšanu, lai nebūtu ūdens noplūdes. Visiem savienojumiem jābūt hermētiski noslēgtiem ar vītņu blīvējumu vai PVC līmi.

Tika iegādāti vairāki mehāniskie un hidrauliskie komponenti. Zemāk ir uzskaitītas sastāvdaļas:

- Apūdeņošanas komplekts

- 2x rokturi

- 8x eņģes

- 2x 1/2 PVC ceļgalis

- 16x 1/2 collu vadu skavas

- 3x ceļgala 90º 15mm

- 1 m šļūtene

- 1x 1/2 zila metināmā uzmava

- 1x 1/2 zils metināms ceļgalis

- 1x vītņojams nipelis

- 3x trauki

- 20x koka skrūve 3,5x40mm

- 40x 5/32 collu skrūve un uzgrieznis

- 1 m ekrāns no moskītiem

- PVC caurule 1/2"

7. solis: Elektriskie un elektroniskie komponenti un montāža

Elektrisko un elektronisko detaļu montāžai mums jāuztraucas par pareizu vadu savienojumu. Ja rodas nepareizs savienojums vai īssavienojums, var pazaudēt dārgas detaļas, kuru nomaiņa prasa laiku.

Lai atvieglotu Arduino uzstādīšanu un piekļuvi tam, mums vajadzētu izgatavot vairogu ar universālu plāksni, lai Arduino Uno būtu vieglāk noņemt un lejupielādēt jaunu kodu, kā arī izvairīties no daudzu vadu izkaisīšanas.

Elektromagnētiskajam vārstam releja piedziņai ir jāizgatavo plāksne ar optoizolētu aizsardzību, lai izvairītos no Arduino ieeju/izeju un citu sastāvdaļu sadedzināšanas briesmām. Strādājot ar elektromagnētisko vārstu, jāievēro piesardzība: to nedrīkst ieslēgt, ja nav ūdens spiediena (pretējā gadījumā tas var sadedzināt).

Trīs mitruma sensori ir būtiski, taču signāla dublēšanai varat pievienot vairāk.

Tika iegādāti vairāki elektriskie un elektroniskie komponenti. Zemāk ir uzskaitītas sastāvdaļas:

- 1x Arduino Uno

- 6x augsnes mitruma sensori

- 1x 1/2 solenoīda vārsts 127V

- 1x servomotors 15kg.cm

- 1x 5v 3A avots

- 1x 5v 1A avots

- 1x Bluetooth modulis hc-06

- 1x reālā laika pulkstenis RTC DS1307

- 1x relejs 5v 127v

- 1x 4n25 noliekams optronis

-1x tiristors bc547

- 1x diode n4007

- 1x pretestība 470 omi

- 1x pretestība 10k omi

- 2x universāla plāksne

- 1x strāvas padeves josla ar 3 kontaktligzdām

- 2x vīriešu ligzda

- 1x spraudnis p4

- 10 m 2 virzienu kabelis

- 2 m interneta kabelis

8. solis: C programmēšana ar Arduino

Arduino programmēšana galvenokārt ir paredzēta, lai veiktu augsnes mitruma kontroli “n” vāzēs. Šim nolūkam tai jāatbilst elektromagnētiskā vārsta iedarbināšanas prasībām, kā arī servomotora pozicionēšanai un procesa mainīgo nolasīšanai.

Jūs varat mainīt trauku daudzumu

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Jūs varat mainīt vārsta atvēršanas laiku

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

Jūs varat mainīt gaidīšanas laiku, līdz augsne samitrina.

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

Jūs varat mainīt kalpa kavēšanos.

#define TEMPO_S 30 // Servo aizkavēšanās.

Katram augsnes mitruma sensoram ir atšķirīgs sprieguma diapazons sausai augsnei un pilnīgi mitrai augsnei, tāpēc jums vajadzētu pārbaudīt šo vērtību šeit.

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

9. darbība. Mobilā lietotne

Lietotne tika izstrādāta MIT App Inventor vietnē, lai veiktu projektu uzraudzību un konfigurācijas funkcijas. Pēc savienojuma izveidošanas starp mobilo tālruni un kontrolieri lietojumprogramma reālā laikā parāda mitrumu (no 0 līdz 100%) katrā no trim vāzēm un darbību, kas pašlaik tiek veikta: vai nu gaidīšanas režīmā, pārvietojot servomotoru uz pareizajā stāvoklī vai laistot vienu no vāzēm. Augu veida konfigurācija katrā vāzē tiek veikta arī lietotnē, un tagad konfigurācijas ir gatavas deviņām augu sugām (salāti, piparmētra, baziliks, maurloki, rozmarīns, brokoļi, spināti, kreses, zemenes). Alternatīvi, jūs varat manuāli ievadīt laistīšanas iestatījumus augiem, kas nav sarakstā. Sarakstā esošie augi tika izvēlēti, jo tos ir viegli audzēt mazos podos, piemēram, mūsu prototipā.

Lai lejupielādētu lietotni, vispirms savā mobilajā tālrunī ir jālejupielādē lietotne MIT App Inventor, ieslēdziet wifi. Pēc tam datorā jāpiesakās MIT vietnē https://ai2.appinventor.mit.edu/, lai pieteiktos, importējiet SmartHorta2.aia projektu un pēc tam pievienojiet savu mobilo tālruni, izmantojot QR kodu.

Lai savienotu arduino ar viedtālruni, tālrunī jāieslēdz Bluetooth, ieslēdziet arduino un pēc tam savienojiet pārī ierīci. Tieši tā, jūs jau esat izveidojis savienojumu ar SmartHorta!