Smart Garden "SmartHorta": 9 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Helló srácok, Ez az oktatható bemutatja az intelligens veteményes főiskolai projektjét, amely automatikus növényi öntözést biztosít, és egy mobilalkalmazással vezérelhető. A projekt célja, hogy kiszolgálja azokat az ügyfeleket, akik otthon szeretnének ültetni, de nincs idejük gondozni és öntözni a megfelelő időben minden nap. Azért hívjuk "SmartHortát", mert a horta portugálul zöldségeskertet jelent.

Ennek a projektnek a fejlesztését jóváhagyták a Paranai Szövetségi Technológiai Egyetem (UTFPR) integrációs projektének tudományágában. A cél az volt, hogy egyesítsék a mechatronika számos területét, például a mechanikát, az elektronikát és a vezérléstechnikát.

Személyes köszönetem az UTFPR professzorainak, Sérgio Stebelnek és Gilson Sato -nak. És négy osztálytársamnak (Augusto, Felipe, Mikael és Rebeca) is, akik segítettek a projekt felépítésében.

A termék védelmet nyújt a rossz időjárás ellen, védelmet nyújt a kártevők, a szél és az eső ellen. Ezt víztartályból kell táplálni tömlőn keresztül. A javasolt kivitel egy prototípus, amely három növénynek megfelel, de több vázára is kiterjeszthető.

Három gyártási technológiát alkalmaztak benne: lézervágást, CNC marást és 3D nyomtatást. Az automatizálási részben az Arduino -t használták vezérlőként. A kommunikációhoz Bluetooth -modult használtak, és egy Android -alkalmazást hoztak létre a MIT App Inventor segítségével.

Mindannyian 9,0 -es osztályzattal teljesítettünk, és nagyon elégedettek vagyunk a munkával. Valami nagyon vicces, hogy mindenkinek eszébe jut gyom ültetése ezen a készüléken, nem tudom miért.

1. lépés: Koncepcionális tervezés és alkatrészmodellezés

Összeszerelés előtt az összes alkatrészt CAD -ban tervezték és modellezték a SolidWorks segítségével, hogy minden tökéletesen illeszkedjen. A cél az is volt, hogy az egész projektet be lehessen illeszteni egy autó csomagtartójába. Ezért méreteit 500 mm -en határozták meg, max. Ezen alkatrészek gyártása során lézervágást, CNC marást és 3D nyomtatási technológiákat alkalmaztak. A fa és csövek egyes részeit fűrészbe vágták.

2. lépés: Lézervágás

A lézervágást 1 mm vastag horganyzott AISI 1020 acéllemezre készítettük, 600 mm x 600 mm -re, majd 100 mm -es fülekre hajtva. Az alap feladata az edények és a hidraulikus rész elhelyezése. Furataik a tartócsövek, az érzékelő- és a mágnesszelep -kábelek átvezetésére, valamint az ajtók zsanérjainak illesztésére szolgálnak. Szintén lézervágás volt egy L alakú lemez, amely a csövek tetőbe illesztésére szolgál.

3. lépés: CNC marógép

A szervomotoros tartó CNC marógéppel készült. Két fadarabot megmunkáltak, majd ragasztották és fából készült gittel bevonták. Egy kis alumíniumlemezt is megmunkáltak, hogy illeszkedjenek a motorhoz a fatámaszba. Robusztus szerkezetet választottak, hogy ellenálljon a szervónyomatéknak. Ezért olyan vastag a fa.

4. lépés: 3D nyomtatás

Annak érdekében, hogy megfelelően öntözze a növényeket, és jobban ellenőrizhesse a talaj nedvességtartalmát, olyan szerkezetet terveztek, amely a vizet a bázis tápvezetékéről a permetezőre irányítja. Használatával a permetezőt a növény levelei helyett mindig a talajjal (20º -os lejtéssel) szemben kell elhelyezni. Két részre nyomtatták áttetsző sárga PLA -ra, majd anyákkal és csavarokkal összeállították.

5. lépés: Kézi fűrész

A fából készült tetőszerkezetet, ajtókat és PVC csöveket kézzel vágták le a kézifűrészben. A fából készült tetőszerkezetet feltörték, csiszolták, fúrták, majd facsavarokkal szerelték össze.

A tető egy áttetsző üvegszálas eternit lemez, amelyet speciális szálvágó guillotinnal vágtak le, majd fúrtak és csavarokkal rögzítették a fába.

A faajtókat feltörték, csiszolták, fúrták, facsavarokkal szerelték össze, fa masszával bevonták, majd tűzőgépes szúnyoghálót helyeztek el, hogy ne essenek kárt a növényekben az eső vagy a rovarok.

A PVC csöveket egyszerűen a kézifűrészbe vágták.

6. lépés: Hidraulikus és mechanikus alkatrészek és összeszerelés

A tető, az alap, a fej és az ajtók gyártása után folytatjuk a szerkezeti rész összeszerelését.

Először szereljük fel a csőbilincseket az alapra és az L lemezre anyával és csavarral, majd csak illesszük be a négy PVC csövet a bilincsekbe. Miután a tetőt az L lapokhoz kell csavarni, csak csavarja be az ajtókat és a fogantyúkat anyákkal és csavarokkal. Végül össze kell szerelni a hidraulikus alkatrészt.

De figyeljen, a hidraulikus rész tömítésével kell foglalkoznunk, hogy ne legyen vízszivárgás. Minden csatlakozást hermetikusan le kell zárni menetes tömítőanyaggal vagy PVC ragasztóval.

Számos mechanikus és hidraulikus alkatrészt vásároltak. Az alábbiakban felsoroljuk az összetevőket:

- Öntözőkészlet

- 2x fogantyú

- 8x zsanér

- 2x 1/2 PVC térd

- 16x 1/2 -os csőbilincsek

- 3x térd 90º 15mm

- 1 m -es tömlő

- 1x 1/2 kék hegeszthető hüvely

- 1x 1/2 kék hegeszthető térd

- 1x menetes mellbimbó

- 3x edények

- 20x facsavar 3,5x40mm

- 40x 5/32 csavar és anya

- 1 m szúnyogháló

- PVC cső 1/2"

7. lépés: Elektromos és elektronikus alkatrészek és összeszerelés

Az elektromos és elektronikus alkatrészek összeszereléséhez aggódnunk kell a vezetékek megfelelő csatlakoztatása miatt. Rossz csatlakozás vagy rövidzárlat esetén drága alkatrészek veszhetnek el, amelyek cseréje időbe telik.

Az Arduino szerelésének és elérésének megkönnyítése érdekében egy univerzális táblával ellátott pajzsot kell gyártanunk, így könnyebb eltávolítani és letölteni egy új kódot az Arduino Uno -n, és elkerülni azt is, hogy sok vezeték szétszóródjon.

A mágnesszelephez optoizolált védelemmel ellátott lemezt kell készíteni a reléhajtáshoz, hogy elkerüljük az Arduino bemenetek/kimenetek és más alkatrészek égésének veszélyét. Legyen óvatos a mágnesszelep működtetésekor: ne kapcsolja be, ha nincs víznyomás (különben megéghet).

Három páratartalom -érzékelő elengedhetetlen, de többet is hozzáadhat a jel redundanciájához.

Számos elektromos és elektronikus alkatrészt vásároltak. Az alábbiakban felsoroljuk az összetevőket:

- 1x Arduino Uno

- 6x talajnedvesség -érzékelő

- 1x 1/2 mágnesszelep 127V

- 1x szervomotor 15kg.cm

- 1x 5v 3A forrás

- 1x 5v 1A forrás

- 1x bluetooth modul hc-06

- 1x valós idejű óra RTC DS1307

- 1x relé 5v 127v

- 1x 4n25 billenthető optocsatoló

-1x bc547 tirisztor

- 1x dióda n4007

- 1x ellenállás 470 ohm

- 1x 10k ohm ellenállás

- 2x univerzális lemez

- 1x elosztó 3 aljzattal

- 2x dugó

- 1x p4 dugó

- 10 m 2 -utas kábel

- 2 m internet kábel

8. lépés: C programozás Arduino segítségével

Az Arduino programozás alapvetően az „n” vázák talajnedvesség -szabályozásának elvégzésére szolgál. Ehhez meg kell felelnie a mágnesszelep működtetési követelményeinek, valamint a szervomotor elhelyezésének és a folyamatváltozók leolvasásának.

Módosíthatja az edények mennyiségét

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Módosíthatja a szelep nyitási idejét

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

Módosíthatja a várakozási időt, amíg a talaj nedvesedik.

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

Módosíthatja a szolga késleltetését.

#define TEMPO_S 30 // A szervo késleltetése.

Minden talajnedvesség -érzékelőhöz eltérő feszültségtartomány tartozik a száraz és teljesen nedves talajhoz, ezért ezt az értéket itt kell tesztelnie.

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

9. lépés: Mobilalkalmazás

Az alkalmazást a MIT App Inventor weboldalán fejlesztették ki a projektfelügyeleti és konfigurációs funkciók elvégzésére. A mobiltelefon és a vezérlő közötti összeköttetés után az alkalmazás valós időben mutatja a páratartalmat (0-100%) mind a három vázában, és az éppen végrehajtandó műveletet: készenléti állapotban, a szervomotor a helyes helyzet vagy az egyik váza öntözése. Az egyes vázákban lévő növények típusának konfigurációja szintén az alkalmazásban történik, és a konfigurációk most már készen állnak kilenc növényfajra (saláta, menta, bazsalikom, metélőhagyma, rozmaring, brokkoli, spenót, vízitorma, eper). Alternatív megoldásként manuálisan is megadhatja a listában nem szereplő növények öntözési beállításait. A listán szereplő növényeket azért választottuk, mert könnyen termeszthetők olyan kis cserépben, mint a prototípusunk.

Az alkalmazás letöltéséhez először le kell töltenie a MIT App Inventor alkalmazást mobiltelefonjára, kapcsolja be a wifit. Ezután számítógépén jelentkezzen be az MIT webhelyére https://ai2.appinventor.mit.edu/ a bejelentkezéshez, importálja a SmartHorta2.aia projektet, majd csatlakoztassa mobiltelefonját QR -kódon keresztül.

Az arduino okostelefonhoz való csatlakoztatásához be kell kapcsolnia a telefon Bluetooth -ját, be kell kapcsolnia az arduino -t, majd párosítania kell az eszközt. Ennyi, már csatlakozik a SmartHortához!