Išmanusis sodas „SmartHorta“: 9 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Sveiki, vaikinai, šioje pamokoje bus pristatytas pažangių daržovių sodo, kuris užtikrina automatinį augalų laistymą ir kurį galima valdyti naudojant mobiliąją programą, kolegijos projektas. Šio projekto tikslas yra aptarnauti klientus, kurie nori sodinti namuose, bet neturi laiko rūpintis ir laistyti tinkamu laiku kiekvieną dieną. Mes vadiname „SmartHorta“, nes „horta“portugalų kalba reiškia daržovių sodą.

Šio projekto kūrimas buvo atliktas, kad būtų patvirtintas Paranos federalinio technologinio universiteto (UTFPR) integracijos projekto disciplinoje. Tikslas buvo sujungti kelias mechatronikos sritis, tokias kaip mechanika, elektronika ir valdymo inžinerija.

Mano asmeninė padėka UTFPR profesoriams Sérgio Stebel ir Gilson Sato. Taip pat keturiems mano klasės draugams (Augusto, Felipe, Mikael ir Rebeca), kurie padėjo sukurti šį projektą.

Produktas apsaugo nuo blogo oro, suteikia apsaugą nuo kenkėjų, vėjo ir stipraus lietaus. Jį reikia tiekti vandens rezervuaru per žarną. Siūlomas dizainas yra trijų augalų prototipas, tačiau jis gali būti išplėstas iki daugiau vazų.

Jame buvo naudojamos trys gamybos technologijos: pjovimas lazeriu, CNC frezavimas ir 3D spausdinimas. Automatikos dalyje „Arduino“buvo naudojamas kaip valdiklis. Bendravimui buvo naudojamas „Bluetooth“modulis, o „MIT App Inventor“sukurta „Android“programa.

Visi išlaikėme pažymį arti 9,0 ir esame labai patenkinti darbu. Labai juokinga yra tai, kad visi galvoja apie piktžolių sodinimą šiuo prietaisu, nežinau kodėl.

1 žingsnis: koncepcinis dizainas ir komponentų modeliavimas

Prieš surinkimą visi komponentai buvo suprojektuoti ir sumodeliuoti CAD naudojant „SolidWorks“, kad būtų užtikrinta, jog viskas puikiai tinka. Tikslas taip pat buvo sutalpinti visą projektą į automobilio bagažinę. Todėl jo matmenys buvo apibrėžti kaip 500 mm, esant maksimaliai. Šių komponentų gamyboje buvo naudojamos pjovimo lazeriu, CNC frezavimo ir 3D spausdinimo technologijos. Kai kurios medžio dalys ir vamzdžiai buvo supjaustyti pjūklu.

2 žingsnis: pjovimas lazeriu

Pjovimas lazeriu buvo padarytas ant 1 mm storio cinkuoto AISI 1020 plieno lakšto, 600 mm x 600 mm, ir tada sulankstytas į 100 mm skirtukus. Pagrindas atlieka indų ir hidraulinės dalies laikymo funkciją. Jų skylės naudojamos atraminiams vamzdžiams, jutikliams ir solenoidiniams kabeliams pravesti ir durų vyriams pritvirtinti. Taip pat pjaustyta lazeriu buvo L formos plokštė, skirta vamzdžiams pritvirtinti prie stogo.

3 žingsnis: CNC frezavimo staklės

Servomotorinis laikiklis buvo pagamintas naudojant CNC frezavimo staklę. Du medienos gabalai buvo apdirbti, tada klijuoti ir padengti medienos glaistu. Taip pat buvo apdirbta maža aliuminio plokštė, kad variklis tilptų į medinę atramą. Buvo pasirinkta tvirta konstrukcija, kuri atlaikytų servo sukimo momentą. Štai kodėl mediena tokia stora.

4 žingsnis: 3D spausdinimas

Siekiant tinkamai laistyti augalus ir geriau kontroliuoti dirvožemio drėgmę, buvo sukurta konstrukcija, nukreipianti vandenį iš pagrindo tiekimo vamzdžio į purkštuvą. Naudojant purkštuvą, jis visada buvo nukreiptas į dirvą (20 ° nuolydžiu žemyn), o ne į augalų lapus. Jis buvo atspausdintas ant dviejų dalių ant permatomo geltono PLA, o po to surinktas veržlėmis ir varžtais.

5 žingsnis: rankinis pjūklas

Medinė stogo konstrukcija, durys ir PVC vamzdžiai buvo nupjauti rankiniu pjūklu rankiniu būdu. Medinė stogo konstrukcija buvo nulaužta, nušlifuota, gręžta ir sumontuota mediniais varžtais.

Stogas yra permatomas stiklo pluošto lakštas, padengtas specialia pluošto pjovimo giljotina, tada išgręžtas ir varžtais pritvirtintas prie medienos.

Medinės durys buvo nulaužtos, nušlifuotos, išgręžtos, sumontuotos medsraigčiais, padengtos medžio mase, o po to uždėtas tinklelis nuo uodų su segtuku, kad augalai nepažeistų stipraus lietaus ar vabzdžių.

PVC vamzdžiai buvo tiesiog supjaustyti į rankinį pjūklą.

6 žingsnis: hidrauliniai ir mechaniniai komponentai ir surinkimas

Pagaminę stogą, pagrindą, galvutę ir duris, pereiname prie konstrukcinės dalies surinkimo.

Pirmiausia ant pagrindo ir plokštės L su veržle ir varžtu pritvirtiname vamzdžių spaustukus, po to tiesiog įstatykite keturis PVC vamzdžius į spaustukus. Po to, kai turite prisukti stogą prie lakštų L. Tada tiesiog užsukite dureles ir rankenas veržlėmis ir varžtais. Galiausiai turite surinkti hidraulinę dalį.

Tačiau atkreipkite dėmesį, turėtume rūpintis hidraulinės dalies sandarinimu, kad nebūtų vandens nuotėkio. Visos jungtys turi būti hermetiškai uždarytos siūlų sandarikliu arba PVC klijais.

Buvo nupirkti keli mechaniniai ir hidrauliniai komponentai. Žemiau pateikiami komponentai:

- drėkinimo rinkinys

- 2x rankenos

- 8x vyriai

- 2x 1/2 colio PVC kelias

- 16x 1/2 vamzdžių spaustukai

- 3x kelio 90º 15mm

- 1 m žarna

- 1x 1/2 colio suvirinama rankovė

- 1x 1/2 mėlynas suvirinamas kelias

- 1x srieginis spenelis

- 3 kartus indai

- 20x medinis varžtas 3,5x40mm

- 40x 5/32 varžtas ir veržlė

- 1m ekranas nuo uodų

- PVC vamzdis 1/2"

7 žingsnis: Elektros ir elektronikos komponentai ir surinkimas

Norėdami surinkti elektrines ir elektronines dalis, turime nerimauti dėl tinkamo laidų prijungimo. Jei įvyksta netinkamas ryšys ar trumpasis jungimas, galite prarasti brangias dalis, kurių pakeitimas užtrunka.

Kad būtų lengviau montuoti ir pasiekti „Arduino“, turėtume pagaminti skydą su universalia plokšte, kad būtų lengviau pašalinti ir atsisiųsti naują kodą „Arduino Uno“, taip pat išvengti daugybės laidų išsklaidymo.

Magnetiniam vožtuvui relės pavarai reikia pagaminti plokštę su optoizoliuota apsauga, kad išvengtume „Arduino“įėjimų/išėjimų ir kitų komponentų sudegimo pavojaus. Įjungdami solenoidinį vožtuvą, turite būti atsargūs: jo negalima įjungti, kai nėra vandens slėgio (kitaip jis gali sudegti).

Trys drėgmės jutikliai yra būtini, tačiau galite pridėti daugiau signalų pertekliaus.

Buvo nupirkti keli elektriniai ir elektroniniai komponentai. Žemiau pateikiami komponentai:

- 1x „Arduino Uno“

- 6x dirvožemio drėgmės jutikliai

- 1x 1/2 solenoidinis vožtuvas 127V

- 1x servovariklis 15kg.cm

- 1x 5v 3A šaltinis

- 1x 5v 1A šaltinis

- 1x „Bluetooth“modulis hc-06

- 1x realaus laiko laikrodis RTC DS1307

- 1x relė 5v 127v

- 1x 4n25 pakreipiamas optronas

-1x tiristorius bc547

- 1x diodas n4007

- 1x atsparumas 470 omų

- 1x atsparumas 10k omų

- 2x universali plokštė

- 1x maitinimo blokas su 3 lizdais

- 2x kištukinis lizdas

- 1x kištukas p4

- 10 m 2 krypčių kabelis

- 2 m interneto kabelis

8 žingsnis: C programavimas naudojant „Arduino“

„Arduino“programavimas iš esmės yra skirtas „n“vazų dirvožemio drėgmės kontrolei atlikti. Tam jis turi atitikti solenoidinio vožtuvo veikimo reikalavimus, taip pat servo variklio padėtį ir proceso kintamųjų nuskaitymą.

Galite keisti indų kiekį

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Galite pakeisti vožtuvo atidarymo laiką

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

Galite pakeisti laukimo laiką, kol dirva sudrėks.

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

Galite pakeisti tarno vėlavimą.

#define TEMPO_S 30 // Servo atidėjimas.

Kiekvienam dirvožemio drėgmės jutikliui yra skirtingas įtampos diapazonas sausam ir visiškai drėgnam dirvožemiui, todėl šią vertę turėtumėte išbandyti čia.

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

9 veiksmas: programa mobiliesiems

Programa buvo sukurta „MIT App Inventor“svetainėje, kad galėtų atlikti projekto priežiūros ir konfigūravimo funkcijas. Prijungus mobilųjį telefoną ir valdiklį, programa realiuoju laiku rodo kiekvienos iš trijų vazų drėgmę (nuo 0 iki 100%) ir šiuo metu atliekamą operaciją: budėjimo režimu, perkeliant variklį į teisinga padėtis arba laistyti vieną iš vazų. Augalų rūšies konfigūracija kiekvienoje vazoje taip pat atliekama programoje, o konfigūracijos jau paruoštos devynioms augalų rūšims (salotoms, mėtoms, bazilikui, laiškiniams česnakams, rozmarinams, brokoliams, špinatams, kresams, braškėms). Arba rankiniu būdu galite įvesti augalų, kurie nėra sąraše, laistymo nustatymus. Sąraše esantys augalai buvo pasirinkti, nes juos lengva auginti mažuose vazonuose, kaip ir mūsų prototipas.

Norėdami atsisiųsti programą, pirmiausia turite atsisiųsti „MIT App Inventor“programą į savo mobilųjį telefoną, įjungti „Wi -Fi“. Tada savo kompiuteryje turėtumėte prisijungti prie MIT svetainės https://ai2.appinventor.mit.edu/, kad galėtumėte prisijungti, importuoti „SmartHorta2.aia“projektą ir tada prijungti savo mobilųjį telefoną per QR kodą.

Norėdami prijungti „arduino“prie išmaniojo telefono, turite įjungti „Bluetooth“savo telefone, įjungti „arduino“ir tada suporuoti įrenginį. Štai ir viskas, jūs jau esate prisijungę prie „SmartHorta“!