باغ هوشمند "SmartHorta": 9 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

سلام بچه ها ، این برنامه آموزشی کالج یک باغ سبزیجات هوشمند را ارائه می دهد که آبیاری خودکار گیاه را فراهم می کند و توسط یک برنامه تلفن همراه قابل کنترل است. هدف این پروژه خدمت رسانی به مشتریانی است که می خواهند در خانه بکارند ، اما وقت ندارند هر روز در زمانهای مناسب مراقبت و آبیاری کنند. ما "SmartHorta" می نامیم زیرا horta در پرتغالی به معنی باغ سبزیجات است.

توسعه این پروژه برای تأیید در زمینه پروژه ادغام در دانشگاه فناوری فدرال پارانا (UTFPR) انجام شد. هدف این بود که چندین حوزه مکاترونیک مانند مکانیک ، الکترونیک و مهندسی کنترل را ترکیب کنید.

تشکر شخصی من از اساتید UTFPR سرجیو استبل و ژیلسون ساتو. و همچنین به چهار همکلاسی من (آگوستو ، فیلیپه ، میکائیل و ربکا) که در ساخت این پروژه کمک کردند.

این محصول دارای حفاظت در برابر آب و هوای بد است و از آفات ، باد و باران شدید محافظت می کند. لازم است از طریق یک شیلنگ توسط یک مخزن آب تغذیه شود. طرح پیشنهادی یک نمونه اولیه است که مناسب سه گیاه است ، اما می تواند به گلدان های بیشتری گسترش یابد.

از سه فناوری ساخت در آن استفاده شد: برش لیزری ، فرز CNC و چاپ سه بعدی. برای بخش اتوماسیون ، آردوینو به عنوان کنترل کننده استفاده شد. یک ماژول بلوتوث برای ارتباط استفاده شد و یک برنامه Android از طریق MIT App Inventor ایجاد شد.

همه ما با نمره نزدیک به 9.0 قبول شدیم و از کار بسیار راضی هستیم. چیزی که بسیار خنده دار است این است که همه به فکر کاشتن علف هرز روی این دستگاه هستند ، من نمی دانم چرا.

مرحله 1: طراحی مفهومی و مدل سازی اجزا

قبل از مونتاژ ، همه قطعات در CAD با استفاده از SolidWorks طراحی و مدل سازی شدند تا اطمینان حاصل شود که همه چیز کاملاً مناسب است. هدف این بود که کل پروژه را داخل صندوق عقب خودرو جا دهیم. بنابراین ابعاد آن حداکثر 500 میلی متر تعریف شد. در ساخت این قطعات از فناوری های برش لیزری ، فرز CNC و چاپ سه بعدی استفاده شد. برخی قطعات چوبی و لوله ها در اره بریده شدند.

مرحله 2: برش لیزری

برش لیزری بر روی ورق فولادی گالوانیزه AISI 1020 ضخامت 1 میلی متر ، 600 میلی متر در 600 میلی متر ساخته شد و سپس به زاویه 100 میلی متر تا شد. این پایه عملکرد نگهداری مخازن و قسمت هیدرولیک را دارد. سوراخ های آنها برای عبور لوله های پشتیبانی ، سنسورها و کابل های برقی و مناسب برای لولا درها استفاده می شود. همچنین برش لیزری یک صفحه L شکل بود که به لوله ها در سقف کمک می کند.

مرحله 3: دستگاه فرز CNC

سوار موتور موتور با استفاده از دستگاه فرز CNC ساخته شد. دو تکه چوب ماشینکاری شد ، سپس با بتونه چوبی چسبانده و پوشانده شد. یک صفحه آلومینیومی کوچک نیز برای جا دادن موتور در تکیه گاه چوبی ماشینکاری شد. یک ساختار قوی برای مقاومت در برابر گشتاور سرو انتخاب شد. به همین دلیل چوب بسیار ضخیم است.

مرحله 4: چاپ سه بعدی

در تلاش برای آبیاری صحیح گیاهان و کنترل بهتر رطوبت خاک ، سازه ای طراحی شد تا آب را از لوله تامین کننده روی پایه به سمپاش هدایت کند. با استفاده از آن ، سمپاش به جای برگهای گیاهان رو به روی خاک (با 20 درجه سانتیگراد به سمت پایین) قرار گرفت. روی دو قسمت روی PLA زرد شفاف چاپ شد و سپس با مهره و پیچ و مهره مونتاژ شد.

مرحله 5: اره دستی

ساختار سقف چوبی ، درها و لوله های PVC به صورت دستی در اره دستی بریده شد. سازه چوبی سقف هک شده ، سمباده ، حفاری و سپس با پیچ های چوبی مونتاژ شد.

سقف یک ورق فایبرگلاس شفاف از جنس ابریشم است و با گیوتین مخصوص برش الیاف بریده شده ، سپس با پیچ و مهره روی چوب نصب شده است.

درهای چوبی هک شده ، سمباده ، حفاری شده ، با پیچ چوبی مونتاژ شده ، با جرم چوب پوشانده شده و سپس یک شبکه پشه با منگنه برای جلوگیری از آسیب دیدن گیاهان توسط باران شدید یا حشرات قرار داده شده است.

لوله های PVC به سادگی به اره دستی بریده شد.

مرحله 6: قطعات و مونتاژ هیدرولیک و مکانیک

پس از ساخت سقف ، پایه ، سر و درها ، به مونتاژ قسمت سازه ای ادامه می دهیم.

ابتدا گیره های لوله را روی پایه و صفحه L را با مهره و پیچ نصب می کنیم ، سپس فقط چهار لوله PVC را در گیره ها قرار دهید. بعد از اینکه باید سقف را به ورق L. پیچ کنید ، سپس فقط درها و دسته ها را با مهره و پیچ و مهره پیچ کنید. در نهایت شما باید قسمت هیدرولیک را مونتاژ کنید.

اما توجه کنید ، ما باید نگران آب بندی قسمت هیدرولیک باشیم تا نشتی آب ایجاد نشود. تمام اتصالات باید با درزگیر نخ یا چسب PVC بصورت هرمتیک بسته شوند.

چندین قطعه مکانیکی و هیدرولیکی خریداری شد. در زیر اجزا ذکر شده است:

- مجموعه آبیاری

- دسته 2 برابر

- لولا 8 برابر

- 2x 1/2 PVC زانو

- گیره های مجرای 16x 1/2"

- سه برابر زانو 90 º 15 میلی متر

- شلنگ 1 متری

- آستین جوش 1x 1/2 آبی

- 1x 1/2 زانو قابل جوش آبی

- 1 عدد نوک سینه با نخ

- ظروف 3x

- پیچ 20x چوبی 3.5x40mm

- پیچ و مهره 40x 5/32 اینچ

- صفحه پشه 1 متری

- لوله پی وی سی 1/2 اینچ

مرحله 7: قطعات و مونتاژ قطعات برقی و الکترونیکی

برای مونتاژ قطعات الکتریکی و الکترونیکی باید نگران اتصال صحیح سیم ها باشیم. در صورت اتصال اشتباه یا اتصال کوتاه ، ممکن است قطعات گران قیمت را از دست بدهید که تعویض آنها زمان می برد.

برای سهولت نصب و دسترسی به آردوینو ، باید یک سپر با برد جهانی بسازیم ، بنابراین حذف و بارگیری کد جدید در Arduino Uno آسان تر است و همچنین از پراکنده شدن بسیاری از سیم ها جلوگیری می شود.

برای شیر برقی باید صفحه ای با حفاظت نوری ایزولاسیون شده برای درایو رله ساخته شود تا از خطر سوزاندن ورودی ها/خروجی های آردوینو و سایر اجزا جلوگیری کنیم. هنگام فعال کردن شیر برقی باید مراقب باشید: هنگامی که فشار آب وجود ندارد (در غیر این صورت می تواند بسوزد) نباید آن را روشن کرد.

سه سنسور رطوبت ضروری است ، اما برای افزونگی سیگنال می توانید موارد بیشتری را اضافه کنید.

چندین قطعه برقی و الکترونیکی خریداری شد. در زیر اجزا ذکر شده است:

- 1 برابر Arduino Uno

- 6 برابر سنسور رطوبت خاک

- شیر برقی 1x 1/2 127V

- 1 برابر سرو موتور 15 کیلوگرم در سانتی متر

- منبع 1x 5v 3A

- منبع 1x 5v 1A

- 1 عدد ماژول بلوتوث hc-06

- 1x ساعت زمان واقعی RTC DS1307

- رله 1x 5v 127v

- اپتوکوپلر کج 1x 4n25

-1x تریستور bc547

- 1 دیود n4007

- مقاومت 1x 470 اهم

- مقاومت 1 برابر 10k اهم

- 2 برابر صفحه جهانی

- نوار برق 1 برابر با 3 سوکت

- سوکت نر 2 برابر

- 1x پلاگین p4

- کابل دو طرفه 10 متری

- کابل اینترنت 2 متری

مرحله 8: برنامه نویسی C با آردوینو

برنامه نویسی آردوینو اساساً برای کنترل رطوبت خاک گلدان "n" است. برای این کار باید الزامات فعال سازی شیر برقی ، و همچنین موقعیت سرو موتور و خواندن متغیرهای فرآیند را برآورده کند.

می توانید مقدار رگ ها را تغییر دهید

#تعریف QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

می توانید زمان باز شدن شیر را تغییر دهید

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

می توانید زمان انتظار را برای مرطوب شدن خاک تغییر دهید.

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

می توانید تاخیر بنده را تغییر دهید.

#تعریف TEMPO_S 30 // تاخیر در انجام خدمت.

برای هر سنسور رطوبت خاک محدوده ولتاژ متفاوتی برای خاک خشک و خاک کاملاً مرطوب وجود دارد ، بنابراین باید این مقدار را در اینجا آزمایش کنید.

umidade [0] = نقشه (umidade [0] ، 0 ، 1023 ، 100 ، 0) ؛

مرحله 9: برنامه تلفن همراه

این برنامه در وب سایت MIT App Inventor برای انجام وظایف نظارت و پیکربندی پروژه توسعه یافته است. پس از اتصال بین تلفن همراه و کنترلر ، برنامه رطوبت (0 تا 100)) در هر یک از سه گلدان و عملکردی که در حال حاضر انجام می شود را در زمان واقعی نشان می دهد: یا در حالت آماده به کار ، انتقال سرو موتور به موقعیت صحیح یا آبیاری یکی از گلدان ها. پیکربندی نوع گیاه در هر گلدان نیز بر روی برنامه ساخته شده است ، و تنظیمات در حال حاضر برای نه گونه گیاهی (کاهو ، نعناع ، ریحان ، پیازچه ، رزماری ، کلم بروکلی ، اسفناج ، شاهی ، توت فرنگی) آماده است. روش دیگر ، می توانید تنظیمات آبیاری گیاهانی که در لیست نیستند را به صورت دستی وارد کنید. گیاهان موجود در لیست انتخاب شدند زیرا به راحتی در گلدان های کوچک مانند نمونه های اولیه ما رشد می کنند.

برای بارگیری برنامه ابتدا باید برنامه MIT App Inventor را در تلفن همراه خود بارگیری کنید ، wifi را روشن کنید. سپس در رایانه خود باید وارد وب سایت MIT https://ai2.appinventor.mit.edu/ شوید تا وارد شوید ، پروژه SmartHorta2.aia را وارد کرده و سپس تلفن همراه خود را از طریق کد QR متصل کنید.

برای اتصال آردوینو به تلفن هوشمند ، باید بلوتوث گوشی خود را روشن کرده ، آردوینو را روشن کرده و سپس دستگاه را جفت کنید. تمام ، شما قبلاً به SmartHorta متصل شده اید!