Nutikas aed "SmartHorta": 9 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Tere poisid! See juhendatav esitleb kolledži projekti intelligentsest köögiviljaaiast, mis tagab taimede automaatse kastmise ja mida saab juhtida mobiilirakendusega. Selle projekti eesmärk on teenindada kliente, kes soovivad kodus istutada, kuid kellel pole aega hoolitseda ja joota sobival ajal iga päev. Nimetame "SmartHortaks", sest horta tähendab portugali keeles köögiviljaaeda.

Selle projekti väljatöötamine viidi läbi Parana föderaalse tehnoloogiaülikooli (UTFPR) integratsiooniprojekti distsipliini heakskiitmiseks. Eesmärk oli ühendada mitmed mehhatroonika valdkonnad, nagu mehaanika, elektroonika ja juhtimistehnika.

Minu isiklik tänu UTFPRi professoritele Sérgio Stebelile ja Gilson Satole. Ja ka minu neljale klassikaaslasele (Augusto, Felipe, Mikael ja Rebeca), kes aitasid seda projekti üles ehitada.

Tootel on kaitse halbade ilmastikutingimuste eest, pakkudes kaitset kahjurite, tuule ja tugeva vihma eest. Seda tuleb toita veepaagist vooliku kaudu. Kavandatud disain on prototüüp, mis sobib kolmele taimele, kuid see võib laieneda rohkemate vaasideni.

Selles kasutati kolme tootmistehnoloogiat: laserlõikamine, CNC -freesimine ja 3D -printimine. Automatiseerimise osas kasutati kontrollerina Arduinot. Suhtlemiseks kasutati Bluetooth -moodulit ja MIT App Inventori kaudu loodi Androidi rakendus.

Läbisime kõik hindega 9,0 ja oleme tööga väga rahul. Väga naljakas on see, et kõik mõtlevad sellele seadmele umbrohu istutamisele, ma ei tea, miks.

1. samm: kontseptuaalne disain ja komponentide modelleerimine

Enne kokkupanekut projekteeriti ja modelleeriti kõik komponendid CAD -i abil, kasutades SolidWorksi, et kõik oleks ideaalselt ühendatud. Samuti oli eesmärk mahutada kogu projekt auto pagasiruumi. Seetõttu määratleti selle mõõtmed maksimaalselt 500 mm. Nende komponentide valmistamisel kasutati laserlõikamist, CNC freesimist ja 3D -printimise tehnoloogiat. Mõned puidust osad ja torud lõigati saega.

Samm: laserlõikamine

Laserlõige tehti 1 mm paksusele galvaniseeritud AISI 1020 teraslehele, 600 mm x 600 mm, ja volditi seejärel 100 mm sakkideks. Alusel on anumate ja hüdraulikaosa korpuse funktsioon. Nende auke kasutatakse tugitorude, andurite ja solenoidkaablite läbimiseks ning uste hingede paigaldamiseks. Samuti oli laserlõige L-kujuline plaat, mis sobib torude paigaldamiseks katusesse.

Samm: CNC freespink

Servomootorikinnitus valmistati CNC freespingi abil. Kaks puutükki töödeldi, seejärel liimiti ja kaeti puitpahtliga. Samuti töödeldi väike alumiiniumplaat, et see sobiks mootoriga puidust toesse. Servomootori vastu pidamiseks valiti tugev konstruktsioon. Sellepärast on puit nii paks.

Samm: 3D -printimine

Taimede õigeks kastmiseks ja mulla niiskuse paremaks kontrollimiseks kavandati konstruktsioon, mis suunab vee aluse toitetorust pihustisse. Seda kasutades paigutati pihusti taimede lehtede asemel alati pinnase poole (20 ° kaldega allapoole). See trükiti kahele osale poolläbipaistvale kollasele PLA -le ja seejärel monteeriti mutrite ja poltidega.

Samm: käsisaag

Puidust katusekonstruktsioon, uksed ja PVC -torud lõigati käsisaega käsitsi. Puidust katusekonstruktsioon häkkiti, lihviti, puuriti ja seejärel ühendati puidukruvidega.

Katus on eterniidist poolläbipaistev klaaskiudplaat ja see lõigati spetsiaalse kiu lõikamise giljotiiniga, seejärel puuriti ja paigaldati kruvidega puitu.

Puidust uksed häkkiti, lihviti, puuriti, monteeriti puidukruvidega, kaeti puidumassiga ja seejärel asetati klammerdajaga sääsevõrk, et vältida tugeva vihma või putukate kahjustamist taimedele.

PVC torud lõigati lihtsalt käsisaagisse.

6. samm: hüdraulilised ja mehaanilised komponendid ja kokkupanek

Pärast katuse, aluse, pea ja uste valmistamist jätkame konstruktsiooniosa kokkupanekut.

Kõigepealt paigaldame toru klambrid alusele ja plaadile L mutri ja poldiga, seejärel paigaldage lihtsalt neli PVC toru klambritesse. Pärast seda, kui peate katuse lehtede külge kruvima. Seejärel keerake uksed ja käepidemed lihtsalt mutrite ja poltidega kinni. Lõpuks peate kokku panema hüdraulilise osa.

Kuid pange tähele, me peaksime tegelema hüdraulilise osa tihendamisega, nii et vett ei lekiks. Kõik ühendused tuleb hermeetiliselt tihendada niiditihendi või PVC -liimiga.

Osteti mitmeid mehaanilisi ja hüdraulilisi komponente. Allpool on loetletud komponendid:

- Niisutuskomplekt

- 2x käepidemed

- 8x hinged

- 2x 1/2 PVC põlv

- 16x 1/2 toruklambrid

- 3x põlve 90º 15mm

- 1 m voolik

- 1x 1/2 sinine keevitatav hülss

- 1x 1/2 sinine keevitatav põlv

- 1x keermestatav nippel

- 3 korda anumad

- 20x puidukruvi 3,5x40mm

- 40x 5/32 polt ja mutter

- 1 m sääseekraan

- PVC toru 1/2"

Samm 7: Elektrilised ja elektroonilised komponendid ja kokkupanek

Elektriliste ja elektrooniliste osade kokkupanekuks peame muretsema juhtmete õige ühendamise pärast. Kui tekib vale ühendus või lühis, võite kaotada kalleid osi, mille vahetamine võtab aega.

Arduino paigaldamise ja juurdepääsu hõlbustamiseks peaksime valmistama universaalse plaadiga kilbi, nii et Arduino Uno -l on lihtsam uut koodi eemaldada ja alla laadida ning vältida ka paljude juhtmete hajutamist.

Magnetventiili jaoks tuleb relee ajami jaoks valmistada optoisolatsiooniga plaat, et vältida Arduino sisendite/väljundite ja muude komponentide põletamise ohtu. Magnetventiili käivitamisel tuleb olla ettevaatlik: seda ei tohi sisse lülitada, kui veesurve puudub (vastasel juhul võib see põletada).

Kolm niiskusandurit on hädavajalikud, kuid signaali koondamise jaoks saate neid juurde lisada.

Osteti mitmeid elektrilisi ja elektroonilisi komponente. Allpool on loetletud komponendid:

- 1x Arduino Uno

- 6x pinnase niiskuse andurid

- 1x 1/2 solenoidventiil 127V

- 1x servomootor 15kg.cm

- 1x 5v 3A allikas

- 1x 5v 1A allikas

- 1x bluetooth moodul hc-06

- 1x reaalajas kell RTC DS1307

- 1x relee 5v 127v

- 1x 4n25 kallutatav optron

-1x türistor bc547

- 1x diood n4007

- 1x takistus 470 oomi

- 1x takistus 10k oomi

- 2x universaalne plaat

- 1x pistikupesa 3 pistikupesaga

- 2x isane pistikupesa

- 1x pistik p4

- 10 m kahesuunaline kaabel

- 2 m internetikaabel

Samm: C programmeerimine Arduino abil

Arduino programmeerimine seisneb põhimõtteliselt n -vaaside mulla niiskuse kontrollimises. Selleks peab see vastama solenoidklapi käivitamise nõuetele, samuti servomootori positsioneerimisele ja protsessimuutujate lugemisele.

Laevade kogust saate muuta

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Klapi avamise aega saate muuta

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

Saate muuta mulla niisutamise ooteaega.

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

Saate muuta teenija viivitust.

#define TEMPO_S 30 // Servo viivitus.

Iga mulla niiskusanduri jaoks on kuiva ja täielikult niiske pinnase jaoks erinev pingevahemik, seega peaksite seda väärtust siin testima.

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

Samm: mobiilirakendus

Rakendus töötati välja MIT App Inventori veebisaidil, et teostada projekti järelevalvet ja konfigureerimise funktsioone. Pärast mobiiltelefoni ja kontrolleri vahelist ühendust näitab rakendus reaalajas iga kolme vaasi niiskust (0 kuni 100%) ja toimingut, mida hetkel tehakse: kas ooterežiimis, liigutades servomootori asendisse õige asend või ühe vaasi kastmine. Rakenduses tehakse ka iga vaasi taimeliigi konfiguratsioon ja nüüd on konfiguratsioonid valmis üheksale taimeliigile (salat, piparmünt, basiilik, murulauk, rosmariin, spargelkapsas, spinat, kress, maasikas). Teise võimalusena võite käsitsi sisestada loendis olevate taimede kastmisseaded. Loendis olevad taimed valiti sellepärast, et neid on lihtne kasvatada väikestes pottides nagu meie prototüübil.

Rakenduse allalaadimiseks peate esmalt oma mobiiltelefonile alla laadima rakenduse MIT App Inventor, lülitama sisse wifi. Seejärel peaksite oma arvutis sisse logima MIT -i veebisaidile https://ai2.appinventor.mit.edu/, et sisse logida, importida SmartHorta2.aia projekt ja seejärel ühendada oma mobiiltelefon QR -koodi kaudu.

Arduino ühendamiseks nutitelefoniga peate oma telefonis Bluetoothi sisse lülitama, arduino sisse lülitama ja seejärel seadme siduma. See on kõik, olete juba SmartHortaga ühendatud!