גן חכם "SmartHorta": 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

שלום חבר'ה, מדריך זה יציג את פרויקט המכללה של גן ירק אינטליגנטי המספק השקיית צמחים אוטומטית וניתן לשלוט בו באמצעות אפליקציה לנייד. מטרת הפרויקט היא לשרת לקוחות המעוניינים לשתול בבית, אך אין להם זמן לטפל ולהשקות בשעות המתאימות בכל יום. אנו קוראים "SmartHorta" מכיוון ש- horta פירושו גינת ירק בפורטוגזית.

פיתוחו של פרויקט זה בוצע על מנת להיות מאושר בתחום הפרוייקט אינטגרציה באוניברסיטה הטכנולוגית הפדרלית של פארנה (UTFPR). המטרה הייתה לשלב בין מספר התחומים של המכטרוניקה כגון מכניקה, אלקטרוניקה והנדסת בקרה.

תודתי האישית לפרופסורים ב- UTFPR Sérgio Stebel וגילסון סאטו. וגם לארבעת חברי לכיתה (אוגוסטו, פליפה, מיקאל ורבקה) שעזרו בבניית הפרויקט הזה.

המוצר בעל הגנה מפני מזג אוויר גרוע, ומציע הגנה מפני מזיקים, רוח וגשם כבד. זה צריך להיות מוזן על ידי מיכל מים דרך צינור. העיצוב המוצע הוא אב טיפוס המתאים לשלושה צמחים, אך הוא יכול להתרחב לאגרטלים נוספים.

שלוש טכנולוגיות ייצור שימשו בו: חיתוך בלייזר, כרסום CNC והדפסה תלת -ממדית. עבור חלק האוטומציה ארדואינו שימש כבקר. מודול Bluetooth שימש לתקשורת ויישום אנדרואיד נוצר באמצעות MIT App Inventor.

כולנו עברנו ציון קרוב ל 9.0 ומאוד מרוצים מהעבודה. משהו שמצחיק מאוד הוא שכולם חושבים לשתול עשב במכשיר הזה, אני לא יודע למה.

שלב 1: עיצוב רעיוני ודוגמנות רכיבים

לפני ההרכבה, כל הרכיבים תוכננו ודוגמו ב- CAD באמצעות SolidWorks כדי להבטיח שהכל יתאים בצורה מושלמת. המטרה הייתה גם להתאים את כל הפרויקט בתוך תא המטען של מכונית. לכן מידותיו הוגדרו כ -500 מ מ לכל היותר. בייצור רכיבים אלה נעשה שימוש בחיתוך לייזר, כרסום CNC וטכנולוגיות הדפסה תלת -ממדית. חלקים מסוימים בעץ ובצינורות נחתכו במסור.

שלב 2: חיתוך בלייזר

חיתוך הלייזר נעשה על לוח פלדה מגולוון AISI 1020 בעובי 1 מ"מ, 600 מ"מ על 600 מ"מ ולאחר מכן מקופל ללשוניות של 100 מ"מ. לבסיס יש את הפונקציה של שיכון הכלים והחלק ההידראולי. החורים שלהם משמשים להעביר את צינורות התמיכה, חיישני וכבלי הסולנואידים והתאמת צירי הדלתות. כמו כן, חיתוך לייזר היה לוח בצורת L המשמש להתאמת הצינורות לגג.

שלב 3: מכונת כרסום CNC

הר הסרומוטור יוצר באמצעות מכונת כרסום CNC. שתי חתיכות עץ עברו עיבוד, לאחר מכן הודבקו וציפו במרק עץ. צלחת אלומיניום קטנה עברה גם עיבוד בכדי להתאים את המנוע בתמיכת העץ. מבנה חזק נבחר לעמוד במומנט הסרוו. לכן העץ כל כך עבה.

שלב 4: הדפסה תלת מימדית

במאמץ להשקות את הצמחים בצורה נכונה ולשליטה טובה יותר בלחות הקרקע, תוכנן מבנה לכוון המים מצינור האספקה בבסיס למרסס. על ידי שימוש בו, המרסס ממוקם תמיד כלפי האדמה (עם נטייה של 20 מעלות כלפי מטה) במקום עלים של הצמחים. הוא הודפס על שני חלקים על PLA צהוב שקוף ולאחר מכן הורכב עם אגוזים וברגים.

שלב 5: מסור ידיים

מבנה גג העץ, הדלתות וצינורות ה- PVC נחתכו ידנית במסור הידיים. מבנה גג העץ נפרץ, שייף, נקדח ולאחר מכן הורכב עם ברגי עץ.

הגג הוא יריעת פיברגלס שקופה של אתרן ונחתכה בעזרת גיליוטינה מיוחדת לחיתוך סיבים, לאחר מכן נקדחה והותקנה בעץ בעזרת ברגים.

דלתות העץ נפרצו, שויפו, נקדחו, הורכבו בברגי עץ, מצופות במסת עץ, ולאחר מכן הונחה כילה נגד יתד כדי למנוע נזק לצמחים בגלל גשם כבד או חרקים.

צינורות ה- PVC פשוט נחתכו לתוך מסור היד.

שלב 6: רכיבים הידראוליים ומכניים והרכבה

לאחר ייצור הגג, הבסיס, הראש והדלתות, אנו ממשיכים בהרכבה של החלק המבני.

ראשית אנו מתקינים את מהדקי הצינור על הבסיס והצלחת L בעזרת אגוז ובריח, לאחר מכן פשוט התאימו את ארבעת צינורות ה- PVC בתוך המהדקים. אחרי שאתה חייב לדפוק את הגג לסדינים L. אז פשוט הברג את הדלתות והידיות בעזרת אגוזים וברגים. לבסוף עליך להרכיב את החלק ההידראולי.

אך שימו לב, עלינו לדאוג לאטום את החלק ההידראולי כך שלא תהיה דליפת מים. כל החיבורים צריכים להיות אטומים הרמטית בעזרת איטום חוט או דבק PVC.

נרכשו כמה רכיבים מכניים והידראוליים. להלן הרכיבים:

- סט השקיה

- 2x ידיות

- 8x צירים

- 2x2 אינץ 'ברך PVC

- מהדקי צינור בגודל 16x 1/2 אינץ '

- 3x ברך 90º 15 מ מ

- צינור של 1 מ '

- שרוול כחול הריתוך 1x 1/2 אינץ '

- 1x 1/2 ברך כחולה הניתנת לריתוך

- 1x פטמה ניתנת להשחלה

- 3x כלי

- 20x בורג עץ 3.5x40 מ מ

- בורג ואום בגודל 40x5/32 אינץ '

- 1 מ 'יתוש

- צינור PVC 1/2"

שלב 7: רכיבים והרכבה חשמליים ואלקטרוניים

להרכבת חלקים חשמליים ואלקטרוניים עלינו לדאוג לחיבור הנכון של החוטים. אם מתרחש חיבור שגוי או קצר, אפשר לאבד חלקים יקרים שלוקח להם זמן להחליף.

כדי להקל על ההרכבה והגישה לארדואינו, עלינו לייצר מגן עם לוח אוניברסלי, כך שקל יותר להסיר ולהוריד קוד חדש על ה- Arduino Uno, וגם להימנע מפריחת חוטים רבים.

עבור שסתום הסולנואיד יש להכין צלחת עם הגנה אופטואיזואלית לכונן הממסר, כדי לחסוך מעצמנו את הסכנה של צריבת כניסות/יציאות Arduino ורכיבים אחרים. יש לנקוט משנה זהירות בעת הפעלת שסתום הסולנואיד: אין להפעיל אותו כאשר אין לחץ מים (אחרת הוא עלול להישרף).

שלושה חיישני לחות הם חיוניים, אך ניתן להוסיף עוד עבור יתירות האות.

נרכשו מספר רכיבים חשמליים ואלקטרוניים. להלן הרכיבים:

- 1x Arduino Uno

- 6x חיישני לחות קרקע

- 1x 1/2 שסתום סולנואיד 127V

- 1x מנוע סרוו 15 ק"ג. ס"מ

- 1x 5v 3A מקור

- 1x 5v 1A מקור

- 1x מודול Bluetooth hc-06

- 1x שעון בזמן אמת RTC DS1307

- ממסר 1x 5v 127v

- 1x4n25 אופטי מצמד אופטי

-1x תיריסטור BC547

- דיודה אחת n4007

- התנגדות 1x 470 אוהם

- התנגדות 1x 10k אוהם

- צלחת אוניברסלית 2x

- רצועת חשמל אחת עם 3 שקעים

- שקע זכר 2x

- תקע 1x p4

- 10m כבל דו כיווני

- כבל אינטרנט 2 מ '

שלב 8: תכנות C עם Arduino

תכנות ארדואינו הוא בעצם לבצע שליטה על לחות הקרקע של אגרטלים "n". לשם כך הוא צריך לעמוד בדרישות הפעלת שסתום הסולנואיד, כמו גם במיקום מנוע הסרוו וקריאת משתני התהליך.

אתה יכול לשנות את כמות הכלים

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

אתה יכול לשנות את הזמן שבו השסתום יהיה פתוח

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

אתה יכול לשנות את זמן ההמתנה עד שהאדמה תרטיב.

#define TEMPO 5000 // Tempo de esperar paro solo solo.

אתה יכול לשנות את העיכוב של המשרת.

#define TEMPO_S 30 // עיכוב של סרוו.

לכל חיישן לחות קרקע יש טווח מתח שונה לאדמה יבשה ואדמה לחה לחלוטין, לכן כדאי לבדוק ערך זה כאן.

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

שלב 9: אפליקציה לנייד

האפליקציה פותחה באתר MIT App Inventor לביצוע פונקציות פיקוח ותצורה של פרויקטים. לאחר החיבור בין הטלפון הסלולרי לבקר, האפליקציה מציגה בזמן אמת את הלחות (0 עד 100%) בכל אחד משלושת האגרטלים והפעולה המתבצעת כרגע: או במצב המתנה, העברת המנוע ל את המיקום הנכון או השקיית אחד האגרטלים. התצורה של סוג הצמח בכל אגרטל מתבצעת גם היא באפליקציה, והתצורות מוכנות כעת לתשעה מיני צמחים (חסה, נענע, בזיליקום, עירית, רוזמרין, ברוקולי, תרד, גרגר נחל, תות שדה). לחלופין, תוכל להזין ידנית הגדרות השקיה לצמחים שאינם ברשימה. הצמחים ברשימה נבחרו מכיוון שקל לגדל אותם בעציצים קטנים כמו אלה שבאב טיפוס שלנו.

כדי להוריד את האפליקציה עליך קודם כל להוריד את אפליקציית MIT App Inventor בטלפון הנייד שלך, להפעיל wifi. לאחר מכן במחשב שלך עליך להיכנס לאתר MIT https://ai2.appinventor.mit.edu/ כדי להיכנס, לייבא את פרויקט SmartHorta2.aia ולאחר מכן לחבר את הטלפון הנייד שלך באמצעות קוד QR.

כדי לחבר את הארדואינו לסמארטפון עליכם להפעיל את Bluetooth בטלפון, להדליק את הארדואינו ולאחר מכן להתאים את המכשיר. זהו, אתם כבר מחוברים ל- SmartHorta!