Pametni vrt "SmartHorta": 9 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Pozdrav dečki, ovaj instruktor će predstaviti fakultetski projekt inteligentnog povrtnjaka koji pruža automatsko zalijevanje biljaka i može se kontrolirati putem mobilne aplikacije. Cilj ovog projekta je opsluživanje kupaca koji žele saditi kod kuće, ali nemaju vremena za njegu i zalijevanje svaki dan u odgovarajuće vrijeme. Zovemo "SmartHorta" jer horta na portugalskom znači povrtnjak.

Razvoj ovog projekta proveden je kako bi bio odobren u disciplini Integration Project na Federalnom tehnološkom sveučilištu u Parani (UTFPR). Cilj je bio kombinirati nekoliko područja mehatronike, poput mehanike, elektronike i upravljačkog inženjerstva.

Osobno zahvaljujem profesorima na UTFPR -u Sérgiju Stebelu i Gilsonu Satu. Također i moja četiri kolege iz razreda (Augusto, Felipe, Mikael i Rebeca) koji su pomogli u izgradnji ovog projekta.

Proizvod ima zaštitu od lošeg vremena, nudi zaštitu od štetočina, vjetra i jake kiše. Potrebno ga je hraniti iz crijeva iz spremnika za vodu. Predloženi dizajn je prototip koji odgovara tri biljke, ali se može proširiti na više vaza.

U njemu su korištene tri proizvodne tehnologije: lasersko rezanje, CNC glodanje i 3D ispis. Za dio automatizacije Arduino je korišten kao kontroler. Za komunikaciju je korišten bluetooth modul, a kroz MIT App Inventor stvorena je Android aplikacija.

Svi smo prošli s ocjenom blizu 9.0 i jako smo zadovoljni s radom. Nešto što je jako smiješno je to što svi misle posaditi korov na ovaj uređaj, ne znam zašto.

Korak 1: Idejno projektiranje i modeliranje komponenti

Prije sastavljanja sve su komponente dizajnirane i modelirane u CAD -u pomoću SolidWorksa kako bi se osiguralo da se sve savršeno uklapa. Cilj je također bio staviti cijeli projekt u prtljažnik automobila. Stoga su njegove dimenzije definirane kao 500 mm pri maks. U proizvodnji ovih komponenti korištene su tehnologije laserskog rezanja, CNC glodanja i 3D ispisa. Neki dijelovi u drvu i cijevi izrezani su pilom.

Korak 2: Lasersko rezanje

Laserski rez izrađen je na pocinčanom čeličnom limu debljine 1 mm, 600 mm x 600 mm, a zatim presavijen u jezičke od 100 mm. Baza ima funkciju smještanja plovila i hidrauličkog dijela. Njihove rupe služe za prolaz potpornih cijevi, kabela senzora i magneta te za postavljanje šarki vrata. Također je laserski izrezana ploča u obliku slova L koja služi za uklapanje cijevi u krov.

Korak 3: CNC glodalica

Nosač servomotora proizveden je pomoću CNC glodalice. Dva komada drveta obrađena su, zatim zalijepljena i premazana kitom za drvo. Mala aluminijska ploča također je obrađena kako bi se motor ugradio u drveni nosač. Odabrana je robusna konstrukcija koja će izdržati okretni moment servomotora. Zato je drvo tako debelo.

Korak 4: 3D ispis

U nastojanju da pravilno zalijevaju biljke i imaju bolju kontrolu vlažnosti tla, projektirana je struktura za usmjeravanje vode iz dovodne cijevi na podnožju do raspršivača. Koristeći ga, raspršivač je postavljen uvijek okrenut prema tlu (s nagibom od 20º prema dolje) umjesto prema lišću biljaka. Tiskana je na dva dijela na prozirnoj žutoj PLA, a zatim sastavljena maticama i vijcima.

Korak 5: Ručna pila

Drvena krovna konstrukcija, vrata i PVC cijevi ručno su rezani ručnom pilom. Drvena krovna konstrukcija je sjeckana, brušena, bušena i zatim sastavljena vijcima za drvo.

Krov je prozirni lim od stakloplastike od eternita i izrezan je posebnom giljotinom za rezanje vlakana, zatim izbušen i vijcima ugrađen u drvo.

Drvena vrata su hakirana, brušena, bušena, sastavljena vijcima za drvo, premazana drvenom masom, a zatim je postavljena mreža protiv komaraca sa heftalicom kako bi se spriječilo oštećenje biljaka jakom kišom ili insektima.

PVC cijevi jednostavno su izrezane u ručnu pilu.

Korak 6: Hidraulične i mehaničke komponente i montaža

Nakon izrade krova, postolja, glave i vrata, nastavljamo s montažom konstrukcijskog dijela.

Prvo montiramo stezaljke cijevi na podnožje i ploču L s maticom i vijkom, nakon toga samo umetnite četiri PVC cijevi u stezaljke. Nakon što morate pričvrstiti krov na limove L. Zatim samo pričvrstite vrata i ručke maticama i vijcima. Na kraju morate sastaviti hidraulični dio.

No, obratite pozornost, trebali bismo se brinuti oko brtvljenja hidrauličnog dijela kako ne bi došlo do curenja vode. Sve spojeve treba hermetički zatvoriti brtvilom za niti ili PVC ljepilom.

Kupljeno je nekoliko mehaničkih i hidrauličkih komponenti. Dolje su navedene komponente:

- Set za navodnjavanje

- 2x ručke

- 8x šarke

- 2x 1/2 PVC koljeno

- 16x 1/2 stezaljke za cijevi

- 3x koljeno 90º 15 mm

- crijevo 1m

- 1x 1/2 plava zavarljiva čaura

- 1x 1/2 plavo zavarljivo koljeno

- 1x bradavica koja se može provući

- 3x posude

- 20x vijak za drvo 3,5x40 mm

- vijak i matica 40x 5/32"

- 1m komarnik

- PVC cijev 1/2"

Korak 7: Električne i elektroničke komponente i montaža

Za sastavljanje električnih i elektroničkih dijelova moramo brinuti o ispravnom spajanju žica. Ako dođe do pogrešne veze ili kratkog spoja, mogu se izgubiti skupi dijelovi kojima je potrebno vrijeme za zamjenu.

Kako bismo olakšali montažu i pristup Arduinu, trebali bismo izraditi štit s univerzalnom pločom, tako da je lakše ukloniti i preuzeti novi kôd na Arduino Uno, a također i izbjeći razbacivanje mnogih žica.

Za elektromagnetni ventil mora se izraditi ploča s optoizoliranom zaštitom za relejni pogon, kako bismo se poštedjeli opasnosti od opeklina Arduino ulaza/izlaza i drugih komponenti. Prilikom aktiviranja elektromagnetnog ventila treba biti oprezan: ne smije se uključivati ako nema pritiska vode (inače može izgorjeti).

Tri senzora vlažnosti su bitna, ali možete dodati još za redundanciju signala.

Kupljeno je nekoliko električnih i elektroničkih komponenti. Dolje su navedene komponente:

- 1x Arduino Uno

- 6x senzori vlažnosti tla

- 1x 1/2 elektromagnetni ventil 127V

- 1x servomotor 15 kg. Cm

- 1x 5v 3A izvor

- 1x 5v 1A izvor

- 1x bluetooth modul hc-06

- 1x sat u realnom vremenu RTC DS1307

- 1x relej 5v 127v

- 1x opružna spojnica s nagibom 4n25

-1x tiristor bc547

- 1x dioda n4007

- 1x otpor 470 ohma

- 1x otpor 10k ohma

- 2x univerzalna ploča

- 1x razvodnik s 3 utičnice

- 2x muška utičnica

- 1x utikač p4

- 10m dvosmjerni kabel

- 2m internet kabel

Korak 8: C programiranje s Arduinom

Arduino programiranje u osnovi je za obavljanje kontrole vlažnosti tla "n" vaza. Za to je potrebno ispuniti zahtjeve za aktiviranje elektromagnetnog ventila, kao i pozicioniranje servo motora i očitanje procesnih varijabli.

Možete promijeniti količinu posuda

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Možete promijeniti vrijeme otvaranja ventila

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

Možete promijeniti vrijeme čekanja za vlaženje tla.

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

Možete promijeniti kašnjenje sluge.

#define TEMPO_S 30 // Odgodi do servo.

Za svaki osjetnik vlage u tlu postoji različit raspon napona za suho tlo i potpuno vlažno tlo, pa biste tu vrijednost trebali ispitati ovdje.

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

Korak 9: Mobilna aplikacija

Aplikacija je razvijena na web stranici MIT App Inventor za obavljanje funkcija nadzora i konfiguracije projekta. Nakon povezivanja mobilnog telefona i kontrolera, aplikacija u stvarnom vremenu prikazuje vlažnost (0 do 100%) u svakoj od tri vaze i radnju koja se trenutno izvodi: bilo u stanju pripravnosti, pomicanjem servomotora na ispravan položaj ili zalijevanje jedne od vaza. Konfiguracija vrste biljke u svakoj vazi također je napravljena u aplikaciji, a konfiguracije su sada spremne za devet biljnih vrsta (salata, menta, bosiljak, vlasac, ružmarin, brokula, špinat, potočarka, jagoda). Alternativno, možete ručno unijeti postavke zalijevanja biljaka koje nisu na popisu. Biljke s popisa odabrane su jer ih je lako uzgajati u malim posudama poput onih na našem prototipu.

Da biste preuzeli aplikaciju, najprije morate preuzeti aplikaciju MIT App Inventor na svoj mobilni telefon, uključiti WiFi. Zatim se na svom računalu trebate prijaviti na web stranicu MIT -a https://ai2.appinventor.mit.edu/ da biste se prijavili, uvezli projekt SmartHorta2.aia, a zatim povezali svoj mobilni telefon putem QR koda.

Za povezivanje arduina sa pametnim telefonom morate uključiti bluetooth na telefonu, uključiti arduino i zatim upariti uređaj. To je to, već ste povezani sa SmartHortom!