Smart Garden "SmartHorta": 9 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Hei kaverit, Tämä opettavainen esittelee korkeakouluhankkeen älykkäästä kasvipuutarhasta, joka tarjoaa automaattisen kasvien kastelun ja jota voidaan ohjata mobiilisovelluksella. Tämän projektin tavoitteena on palvella asiakkaita, jotka haluavat istuttaa kotona, mutta joilla ei ole aikaa hoitaa ja kastella sopivina aikoina joka päivä. Kutsumme sitä "SmartHortaksi", koska horta tarkoittaa portugaliksi vihannespuutarhaa.

Tämän hankkeen kehittäminen hyväksyttiin Paranan liittovaltion teknillisen yliopiston (UTFPR) integraatioprojektin kurinalaisuudessa. Tavoitteena oli yhdistää useita mekatroniikan aloja, kuten mekaniikka, elektroniikka ja ohjaustekniikka.

Henkilökohtaiset kiitokseni UTFPR: n professoreille Sérgio Stebelille ja Gilson Satolle. Ja myös neljälle luokkatoverilleni (Augusto, Felipe, Mikael ja Rebeca), jotka auttoivat tämän projektin rakentamisessa.

Tuote suojaa huonolta säältä ja tarjoaa suojan tuholaisia, tuulta ja rankkasateita vastaan. Se on syötettävä vesisäiliöstä letkun kautta. Ehdotettu malli on prototyyppi, joka sopii kolmelle kasville, mutta se voi laajentua useampiin maljakoihin.

Siinä käytettiin kolmea valmistustekniikkaa: laserleikkaus, CNC -jyrsintä ja 3D -tulostus. Automaatio -osassa Arduinoa käytettiin ohjaimena. Bluetooth -moduulia käytettiin viestintään ja Android -sovellus luotiin MIT App Inventorin kautta.

Me kaikki läpäisimme arvosanan lähellä 9.0 ja olemme erittäin tyytyväisiä työhön. Jotain erittäin hauskaa on se, että kaikki ajattelevat istuttavansa rikkaruohoa tälle laitteelle, en tiedä miksi.

Vaihe 1: Käsitteellinen suunnittelu ja komponenttien mallinnus

Ennen kokoonpanoa kaikki komponentit suunniteltiin ja mallinnettiin CAD -tekniikalla SolidWorksin avulla, jotta kaikki sopivat täydellisesti. Tavoitteena oli myös sovittaa koko projekti auton tavaratilan sisälle. Siksi sen mitat määritettiin 500 mm: ksi maks. Näiden komponenttien valmistuksessa käytettiin laserleikkausta, CNC -jyrsintää ja 3D -tulostustekniikkaa. Jotkut puun osat ja putket leikattiin sahassa.

Vaihe 2: Laserleikkaus

Laserleikkaus tehtiin 1 mm paksulle galvanoidulle AISI 1020 -teräslevylle, 600 mm x 600 mm, ja taitettiin sitten 100 mm: n kielekkeiksi. Pohjalla on alusten ja hydrauliosan kotelointi. Niiden reikiä käytetään tukiputkien, anturien ja magneettikaapelien läpivientiin ja oven saranoiden asentamiseen. Myös laserleikkaus oli L-muotoinen levy, joka sopii putkien asentamiseen kattoon.

Vaihe 3: CNC -jyrsinkone

Servomoottorikiinnike valmistettiin CNC -jyrsinkoneella. Kaksi puukappaletta työstettiin, liimattiin ja päällystettiin puukittillä. Pieni alumiinilevy työstettiin myös moottorin sovittamiseksi puukannattimeen. Vahva rakenne valittiin kestämään servomomentti. Siksi puu on niin paksu.

Vaihe 4: 3D -tulostus

Yrittäen kastaa kasveja oikein ja hallita paremmin maaperän kosteutta, se suunniteltiin rakenteeksi, joka ohjaa veden pohjan syöttöputkesta ruiskuun. Käyttämällä sitä ruisku asetettiin aina maaperää vasten (20 asteen kaltevuus alaspäin) kasvien lehtien sijasta. Se painettiin kahdelle osalle läpikuultavalle keltaiselle PLA: lle ja koottiin sitten muttereilla ja ruuveilla.

Vaihe 5: Käsisaha

Puinen kattorakenne, ovet ja PVC -putket leikattiin käsisahalla manuaalisesti.

Katto on läpikuultava eternit -lasikuitulevy ja se leikattiin erityisellä kuituleikkaus giljotiinilla, porattiin ja kiinnitettiin puuhun ruuveilla.

Puiset ovet hakkeroitiin, hiottiin, porattiin, koottiin puuruuvilla, päällystettiin puumassalla, ja sitten asetettiin nitojalla varustettu hyttysverkko, jotta vältettäisiin kasvien vahingoittuminen rankkasateelta tai hyönteisiltä.

PVC -putket leikattiin yksinkertaisesti käsisahaan.

Vaihe 6: Hydrauliset ja mekaaniset komponentit ja kokoonpano

Katon, pohjan, pään ja ovien valmistuksen jälkeen jatkamme rakenneosan kokoamista.

Asennamme ensin putkikiristimet pohjaan ja levyyn L mutterilla ja pultilla, sen jälkeen vain aseta neljä PVC -putkea kiinnikkeisiin. Kun olet ruuvannut katon levyihin L. Ruuvaa sitten ovet ja kahvat muttereilla ja pultteilla. Lopuksi sinun on koottava hydrauliosa.

Mutta ole varovainen, meidän tulee huolehtia hydrauliosan tiivistämisestä, jotta vesivuotoja ei esiinny. Kaikki liitännät on suljettava ilmatiiviisti kierretiivisteellä tai PVC -liimalla.

Ostettiin useita mekaanisia ja hydraulisia komponentteja. Alla on lueteltu komponentit:

- kastelusetti

- 2x kahvat

- 8x saranat

- 2x 1/2 PVC -polvi

- 16x 1/2 putkipuristimet

- 3x polvi 90º 15mm

- 1m letku

- 1x 1/2 sininen hitsattava holkki

- 1x 1/2 sininen hitsattava polvi

- 1x kierrettävä nänni

- 3x astiat

- 20x puuruuvi 3,5x40mm

- 40x 5/32 pultti ja mutteri

- 1 metrin hyttysverkko

- PVC -putki 1/2"

Vaihe 7: Sähköiset ja elektroniset komponentit ja kokoonpano

Sähkö- ja elektroniikkaosien kokoonpanoa varten meidän on huolehdittava johtimien oikeasta liitännästä. Jos tapahtuu väärä liitäntä tai oikosulku, voi menettää kalliita osia, joiden vaihtaminen vie aikaa.

Arduinon asentamisen ja käytön helpottamiseksi meidän on valmistettava kilpi, jossa on yleiskortti, joten on helpompi poistaa ja ladata uusi koodi Arduino Unosta ja välttää myös monia johtoja hajallaan.

Magneettiventtiilille on tehtävä releelle käyttöoptio eristetyllä suojalevyllä, jotta vältetään Arduino -tulojen/-lähtöjen ja muiden komponenttien palovammojen vaara. Magneettiventtiiliä käytettäessä on oltava varovainen: sitä ei saa kytkeä päälle, kun vedenpainetta ei ole (muuten se voi palaa).

Kolme kosteusanturia ovat välttämättömiä, mutta voit lisätä niitä signaalin redundanssia varten.

Ostettiin useita sähkö- ja elektroniikkakomponentteja. Alla on lueteltu komponentit:

- 1x Arduino Uno

- 6x maaperän kosteusanturia

- 1x 1/2 magneettiventtiili 127V

- 1x servomoottori 15kg.cm

- 1x 5v 3A lähde

- 1x 5v 1A lähde

- 1x Bluetooth-moduuli hc-06

- 1x reaaliaikainen kello RTC DS1307

- 1x rele 5v 127v

- 1x 4n25 kallistettava optoerotin

-1x tyristori bc547

- 1x diodi n4007

- 1x vastus 470 ohmia

- 1x vastus 10k ohmia

- 2x universaali levy

- 1x jatkojohto, jossa 3 pistorasiaa

- 2x urosliitin

- 1x pistoke p4

- 10 m 2 -suuntainen kaapeli

- 2 metrin internetkaapeli

Vaihe 8: C -ohjelmointi Arduinolla

Arduino -ohjelmointi perustuu pohjimmiltaan maaperän kosteuden hallintaan "n" maljakoissa. Tätä varten sen on täytettävä magneettiventtiilin käyttövaatimukset sekä servomoottorin asemointi ja prosessimuuttujien lukeminen.

Voit muuttaa alusten määrää

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Voit muuttaa venttiilin aukioloaikaa

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

Voit muuttaa maaperän kosteuden odotusaikaa.

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

Voit muuttaa palvelijan viivästystä.

#define TEMPO_S 30 // Servon viive.

Jokaiselle maaperän kosteusanturille on eri jännitealue kuivalle ja täysin kostealle maaperälle, joten sinun tulee testata tämä arvo tässä.

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

Vaihe 9: Mobiilisovellus

Sovellus on kehitetty MIT App Inventor -sivustolla suorittamaan projektin valvontaa ja kokoonpanotoimintoja. Matkapuhelimen ja ohjaimen välisen yhteyden jälkeen sovellus näyttää reaaliajassa kosteuden (0-100%) kussakin kolmesta maljakosta ja tällä hetkellä suoritettavasta toiminnosta: joko valmiustilassa, servomoottorin siirtäminen oikea asento tai kastelu yksi maljakoista. Sovelluksessa tehdään myös kukin maljakko kasvien tyypin kokoonpano, ja kokoonpanot ovat nyt valmiita yhdeksälle kasvilajille (salaatti, minttu, basilika, ruohosipuli, rosmariini, parsakaali, pinaatti, vesikrassi, mansikka). Vaihtoehtoisesti voit syöttää manuaalisesti kasteluasetuksia kasveille, joita ei ole luettelossa. Luettelossa olevat kasvit valittiin, koska ne on helppo kasvattaa pienissä ruukuissa, kuten meidän prototyypissämme.

Jotta voit ladata sovelluksen, sinun on ensin ladattava MIT App Inventor -sovellus matkapuhelimeesi, kytke wifi päälle. Kirjaudu sitten tietokoneellesi MIT -verkkosivustolle https://ai2.appinventor.mit.edu/ kirjautuaksesi sisään, tuo SmartHorta2.aia -projekti ja liitä sitten matkapuhelimesi QR -koodilla.

Kun haluat yhdistää arduinon älypuhelimeen, sinun on otettava puhelimen bluetooth käyttöön, kytkettävä arduino päälle ja muodostettava sitten laitepari. Siinä kaikki, olet jo yhteydessä SmartHortaan!