Grădina inteligentă „SmartHorta”: 9 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Bună ziua, acest instructable va prezenta proiectul colegiului unei grădini inteligente de legume care oferă udare automată a plantelor și care poate fi controlată de o aplicație mobilă. Scopul acestui proiect este de a servi clienții care doresc să planteze acasă, dar care nu au timp să aibă grijă și apă la orele potrivite în fiecare zi. Numim „SmartHorta” deoarece horta înseamnă grădină de legume în portugheză.

Dezvoltarea acestui proiect a fost realizată pentru a fi aprobată la disciplina Proiectului de integrare la Universitatea Tehnologică Federală din Parana (UTFPR). Obiectivul a fost de a combina mai multe domenii ale Mecatronicii, cum ar fi mecanica, electronica și ingineria de control.

Mulțumesc personal profesorilor de la UTFPR Sérgio Stebel și Gilson Sato. Și, de asemenea, celor patru colegi de clasă (Augusto, Felipe, Mikael și Rebeca) care au contribuit la construirea acestui proiect.

Produsul are protecție împotriva intemperiilor, oferind protecție împotriva dăunătorilor, vântului și ploilor abundente. Trebuie alimentat de un rezervor de apă printr-un furtun. Designul propus este un prototip pentru a se potrivi cu trei plante, dar se poate extinde la mai multe vaze.

Au fost utilizate trei tehnologii de fabricație: tăiere cu laser, frezare CNC și imprimare 3D. Pentru partea de automatizare, Arduino a fost folosit ca controler. Pentru comunicare a fost utilizat un modul bluetooth și o aplicație Android a fost creată prin MIT App Inventor.

Cu toții am trecut cu o notă apropiată de 9,0 și suntem foarte mulțumiți de muncă. Ceva foarte amuzant este că toată lumea se gândește să planteze buruieni pe acest dispozitiv, nu știu de ce.

Pasul 1: Proiectarea conceptuală și modelarea componentelor

Înainte de asamblare, toate componentele au fost proiectate și modelate în CAD folosind SolidWorks pentru a se asigura că totul se potrivește perfect. Scopul a fost, de asemenea, să se potrivească întregul proiect în portbagajul unei mașini. Prin urmare, dimensiunile sale au fost definite ca 500mm la max. Fabricarea acestor componente a folosit tehnologii de tăiere cu laser, frezare CNC și imprimare 3D. Unele părți din lemn și țevi au fost tăiate în ferăstrău.

Pasul 2: tăierea cu laser

Tăierea cu laser a fost realizată pe o foaie de oțel galvanizată AISI 1020 de 1 mm grosime, 600 mm x 600 mm și apoi pliată în file de 100 mm. Baza are funcția de a adăposti vasele și partea hidraulică. Găurile lor sunt folosite pentru a trece conductele de susținere, cablurile senzorului și solenoidului și pentru a se potrivi balamalelor ușilor. De asemenea, tăiată cu laser a fost o placă în formă de L care servește la fixarea țevilor în acoperiș.

Pasul 3: Mașină de frezat CNC

Suportul servomotor a fost fabricat folosind o mașină de frezat CNC. Două bucăți de lemn au fost prelucrate, apoi lipite și acoperite cu chit pentru lemn. De asemenea, a fost prelucrată o mică placă de aluminiu pentru a încadra motorul în suportul din lemn. A fost aleasă o structură robustă pentru a rezista cuplului servo. De aceea lemnul este atât de gros.

Pasul 4: Imprimare 3D

Într-un efort de a uda corect plantele și de a avea un control mai bun al umidității solului, a fost proiectată o structură pentru a direcționa apa din conducta de alimentare de pe bază către pulverizator. Prin utilizarea acestuia, pulverizatorul a fost poziționat orientat întotdeauna spre sol (cu o înclinație de 20 ° în jos) în locul frunzelor plantelor. A fost tipărit pe două părți pe PLA galben translucid și apoi asamblat cu piulițe și șuruburi.

Pasul 5: Fierăstrău de mână

Structura acoperișului din lemn, ușile și țevile din PVC au fost tăiate manual în ferăstrăul manual. Structura acoperișului din lemn a fost spartă, șlefuită, găurită și apoi asamblată cu șuruburi pentru lemn.

Acoperișul este o foaie translucidă din fibră de sticlă eternit și a fost tăiat cu o ghilotină specifică de tăiere a fibrelor, apoi forat și montat în lemn cu șuruburi.

Ușile din lemn au fost sparte, șlefuite, găurite, asamblate cu șuruburi pentru lemn, acoperite cu masă de lemn, iar apoi s-a așezat o plasă de țânțari cu capsator pentru a preveni deteriorarea plantelor din cauza ploilor abundente sau a insectelor.

Țevile din PVC au fost pur și simplu tăiate în ferăstrău.

Pasul 6: Componente hidraulice și mecanice și asamblare

După fabricarea acoperișului, a bazei, a capului și a ușilor, procedăm la asamblarea piesei structurale.

Mai întâi montăm clemele conductei pe bază și placa L cu piuliță și șurub, după care doar montați cele patru țevi din PVC în cleme. După ce trebuie să înșurubați acoperișul la foile L. Apoi înșurubați ușile și mânerele cu piulițe și șuruburi. În cele din urmă trebuie să asamblați partea hidraulică.

Dar atenție, ar trebui să ne preocupăm de etanșarea piesei hidraulice, astfel încât să nu existe scurgeri de apă. Toate conexiunile trebuie să fie etanșate ermetic cu etanșant pentru fire sau adeziv din PVC.

Au fost achiziționate mai multe componente mecanice și hidraulice. Mai jos sunt enumerate componentele:

- Set de irigare

- 2x mânere

- 8x balamale

- 2x 1/2 genunchi din PVC

- Cleme pentru conducte de 16x 1/2"

- 3x genunchi 90º 15mm

- furtun de 1m

- manșon sudabil 1x 1/2 albastru

- 1x genunchi sudabil albastru de 1/2"

- 1 mamelon filetabil

- 3x vase

- 20x surub pentru lemn 3,5x40mm

- Șurub și piuliță de 40x 5/32"

- ecran de țânțari de 1 m

- țeavă pvc 1/2"

Pasul 7: Componente electrice și electronice și ansamblu

Pentru asamblarea pieselor electrice și electronice trebuie să ne îngrijorăm de conexiunea corectă a firelor. Dacă apare o conexiune greșită sau un scurtcircuit, se pot pierde piese scumpe care necesită timp pentru înlocuire.

Pentru a facilita montarea și accesarea Arduino, ar trebui să fabricăm un scut cu o placă universală, astfel încât este mai ușor să scoateți și să descărcați un nou cod pe Arduino Uno și, de asemenea, să evitați să aveți mai multe fire împrăștiate.

Pentru electrovalva trebuie să se facă o placă cu protecție optoizolată pentru acționarea releului, pentru a ne scuti de pericolul de a arde intrările / ieșirile Arduino și alte componente. Trebuie avut grijă la acționarea electrovalvei: nu trebuie pornită atunci când nu există presiune a apei (altfel poate arde).

Trei senzori de umiditate sunt esențiali, dar puteți adăuga mai mulți pentru redundanța semnalului.

Au fost achiziționate mai multe componente electrice și electronice. Mai jos sunt enumerate componentele:

- 1x Arduino Uno

- 6x senzori de umiditate a solului

- 1x 1/2 electrovalvă 127V

- 1x servomotor 15kg.cm

- Sursă 1x 5v 3A

- Sursă 1x 5v 1A

- 1x modul bluetooth hc-06

- 1x ceas în timp real RTC DS1307

- 1x releu 5v 127v

- 1x optocuplu basculant 4n25

-1x tiristor bc547

- 1x diodă n4007

- 1x rezistență 470 ohmi

- 1x rezistență 10k ohmi

- 2x placă universală

- 1 x bandă de alimentare cu 3 prize

- 2 prize masculine

- 1x mufa p4

- 10m cablu 2 cai

- cablu de internet de 2 m

Pasul 8: Programarea C cu Arduino

Programarea Arduino este practic să efectueze controlul umidității solului pentru vazele „n”. Pentru aceasta, trebuie să îndeplinească cerințele de acționare a electrovalvei, precum și poziționarea servomotorului și citirea variabilelor de proces.

Puteți modifica cantitatea de nave

#define QUANTIDADE 3 // Cantitatea de plante

Puteți modifica timpul în care va fi deschisă supapa

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

Puteți modifica timpul de așteptare pentru umezirea solului.

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

Puteți modifica întârzierea servitorului.

#define TEMPO_S 30 // Întârziere la serviciu.

Pentru fiecare senzor de umiditate a solului există o gamă diferită de tensiune pentru solul uscat și solul complet umed, deci ar trebui să testați această valoare aici.

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

Pasul 9: aplicație mobilă

Aplicația a fost dezvoltată pe site-ul web MIT App Inventor pentru a efectua funcții de supraveghere și configurare a proiectului. După conectarea dintre telefonul mobil și controler, aplicația arată în timp real umiditatea (0 până la 100%) în fiecare dintre cele trei vaze și operația care se efectuează în acest moment: fie în modul de așteptare, mutând servomotorul în poziția corectă sau udarea uneia dintre vaze. Configurația tipului de plantă din fiecare vază este realizată și în aplicație, iar configurațiile sunt acum gata pentru nouă specii de plante (salată, mentă, busuioc, arpagic, rozmarin, broccoli, spanac, năsturel, căpșuni). Alternativ, puteți introduce manual setările de udare pentru plantele care nu sunt în listă. Plantele de pe listă au fost alese deoarece sunt ușor de cultivat în ghivece mici precum cele de pe prototipul nostru.

Pentru a descărca aplicația, trebuie mai întâi să descărcați aplicația MIT App Inventor pe telefonul mobil, să activați wifi. Apoi, pe computerul dvs., trebuie să vă conectați la site-ul web MIT https://ai2.appinventor.mit.edu/ pentru a vă autentifica, importați proiectul SmartHorta2.aia și apoi să vă conectați telefonul mobil prin cod QR.

Pentru a conecta arduino la smartphone trebuie să porniți Bluetooth pe telefon, să activați arduino și apoi să asociați dispozitivul. Gata, sunteți deja conectat la SmartHorta!