Pametni vrt "SmartHorta": 9 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Zdravo momci, ova instrukcija 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 u odgovarajuće vrijeme svaki dan. Zovemo "SmartHorta" jer horta na portugalskom znači povrtnjak.

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

Moje lično hvala profesorima na UTFPR -u Sérgio Stebel i Gilson Sato. Takođe i moja četiri druga 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 napajati 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 aplikacija za Android stvorena je putem MIT App Inventor.

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

Korak 1: Konceptualno projektiranje i modeliranje komponenti

Prije sastavljanja, sve komponente su dizajnirane i modelirane u CAD -u pomoću SolidWorksa kako bi se osiguralo da se sve savršeno uklapa. Cilj je takođe bio da se ceo projekat stavi 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 rezani su testerom.

Korak 2: Lasersko rezanje

Laserski rez je izrađen 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 kroz potporne cijevi, senzorske i magnetske kabele te za postavljanje šarki vrata. Takođe 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 uklopio u drveni nosač. Odabrana je robusna konstrukcija koja će izdržati okretni moment servomotora. Zato je drvo tako debelo.

Korak 4: 3D štampanje

U nastojanju da se biljke pravilno zalijevaju i da se bolje kontrolira vlažnost tla, projektirana je konstrukcija za usmjeravanje vode iz dovodne cijevi na podnožju do prskalice. Koristeći je, raspršivač je postavljen uvijek okrenut prema tlu (s nagibom od 20º prema dolje) umjesto prema lišću biljaka. Štampano je na dva dijela na prozirnoj žutoj PLA, a zatim je sastavljeno maticama i vijcima.

Korak 5: Ručna pila

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

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

Drvena vrata su hakirana, brušena, izbušena, 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 su jednostavno 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, a zatim 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.

Ali obratite pažnju, trebali bismo se brinuti oko brtvljenja hidrauličnog dijela kako ne bi došlo do curenja vode. Sve spojeve treba hermetički zatvoriti brtvilom za navoje 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 koleno

- 16x 1/2 stezaljke za vodove

- 3x koljeno 90º 15mm

- crijevo 1m

- 1x 1/2 plava zavarljiva čaura

- 1x 1/2 plavo zavarljivo koleno

- 1x bradavica

- 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 sklop

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

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

Za elektromagnetni ventil mora se izraditi ploča sa optoizoliranom zaštitom za relejni pogon, kako bismo se poštedjeli opasnosti od opekotina 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 15kg.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 sa nagibom 4n25

-1x tiristor bc547

- 1x dioda n4007

- 1x otpor 470 ohma

- 1x otpor 10k ohma

- 2x univerzalna ploča

- 1x razvodnik sa 3 utičnice

- 2x muška utičnica

- 1x utikač p4

- 10m 2 -kraki 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 da se tlo navlaži.

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

Možete promijeniti kašnjenje sluge.

#define TEMPO_S 30 // Odgoda do serva.

Za svaki senzor vlažnosti tla postoji različit raspon napona za suho tlo i potpuno vlažno tlo, pa biste ovdje trebali ispitati ovu vrijednost.

umidade [0] = mapa (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 pravilan 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 (zelena salata, nana, bosiljak, vlasac, ružmarin, brokula, špinat, potočarka, jagoda). Alternativno, možete ručno unijeti postavke zalijevanja biljaka koje nisu na popisu. Biljke sa liste su odabrane jer se lako uzgajaju u malim saksijama poput onih na našem prototipu.

Da biste preuzeli aplikaciju, prvo morate preuzeti aplikaciju MIT App Inventor na svoj mobilni telefon, uključiti WiFi. Zatim se na svom računaru 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.

Da biste arduino povezali sa pametnim telefonom, morate uključiti bluetooth na telefonu, uključiti arduino i zatim upariti uređaj. To je to, već ste povezani sa SmartHortom!