Smart Garden "SmartHorta": 9 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Hei folkens, Denne instruktøren vil presentere høyskoleprosjektet til en intelligent grønnsakshage som gir automatisk plantevanning og kan styres av en mobilapp. Målet med dette prosjektet er å betjene kunder som ønsker å plante hjemme, men ikke har tid til å stelle og vanne på passende tidspunkter hver dag. Vi kaller "SmartHorta" fordi horta betyr grønnsakshage på portugisisk.

Utviklingen av dette prosjektet ble utført for å bli godkjent i disiplinen Integration Project ved Federal Technological University of Parana (UTFPR). Målet var å kombinere de flere områdene innen mekatronikk som mekanikk, elektronikk og kontrollteknikk.

Min personlige takk til professorene ved UTFPR Sérgio Stebel og Gilson Sato. Og også til mine fire klassekamerater (Augusto, Felipe, Mikael og Rebeca) som bidro til å bygge dette prosjektet.

Produktet har beskyttelse mot dårlig vær, og gir beskyttelse mot skadedyr, vind og kraftig regn. Den må mates av en vanntank gjennom en slange. Den foreslåtte designen er en prototype som passer til tre anlegg, men den kan utvides til flere vaser.

Tre produksjonsteknologier ble brukt i den: laserskjæring, CNC -fresing og 3D -utskrift. For automatiseringsdelen ble Arduino brukt som kontroller. En Bluetooth -modul ble brukt til kommunikasjon og en Android -applikasjon ble opprettet gjennom MIT App Inventor.

Vi besto alle med en karakter nær 9.0 og er veldig fornøyd med arbeidet. Noe som er veldig morsomt er at alle tenker på å plante ugress på denne enheten, jeg vet ikke hvorfor.

Trinn 1: Konseptuell design og komponentmodellering

Før montering ble alle komponentene designet og modellert i CAD ved bruk av SolidWorks for å sikre at alt passet perfekt. Målet var også å passe hele prosjektet inne i bagasjerommet på en bil. Derfor ble dimensjonene definert som 500 mm ved maks. Produksjonen av disse komponentene brukte laserskjæring, CNC -fresing og 3D -utskriftsteknologi. Noen deler i tre og rør ble kuttet i sag.

Trinn 2: Laserskjæring

Laserskåret ble laget på et 1 mm tykt galvanisert AISI 1020 stålplate, 600 mm x 600 mm og deretter brettet i 100 mm faner. Basen har funksjonen som huser fartøyene og den hydrauliske delen. Hullene deres brukes til å passere støtterørene, sensor- og magnetkablene og for å montere dørhengslene. Laserskåret var også en L-formet plate som tjener til å passe rørene inn i taket.

Trinn 3: CNC fresemaskin

Servomotorfeste ble produsert ved hjelp av en CNC -fresemaskin. To trestykker ble bearbeidet, deretter limt og belagt med kitt. En liten aluminiumsplate ble også bearbeidet for å passe motoren i trestøtten. En robust struktur ble valgt for å motstå servomomentet. Det er derfor treverket er så tykt.

Trinn 4: 3D -utskrift

I et forsøk på å vanne plantene riktig og få bedre kontroll over jordfuktigheten, ble det designet en struktur for å lede vannet fra tilførselsrøret på basen til sprøyten. Ved å bruke den ble sprøyten plassert alltid vendt mot jorden (med en 20º helling nedover) i stedet for plantens blader. Den ble trykt på to deler på gjennomskinnelig gul PLA og deretter montert med muttere og bolter.

Trinn 5: Håndsag

Takkonstruksjonen i tre, dører og PVC -rør ble kuttet manuelt i håndsagen. Takkonstruksjonen i tre ble hacket, slipt, boret og deretter montert med treskruer.

Taket er et gjennomsiktig glassfiberark av eternitt og ble kuttet med en spesifikk fiberskjæringsgiljotin, deretter boret og montert i treet med skruer.

Tredørene ble hacket, pusset, boret, montert med treskruer, belagt med tremasse, og deretter ble det plassert et myggnett med stiftemaskin for å forhindre skade på plantene av kraftig regn eller insekter.

PVC -rørene ble ganske enkelt kuttet i håndsagen.

Trinn 6: Hydrauliske og mekaniske komponenter og montering

Etter å ha produsert taket, basen, hodet og dørene, går vi videre til monteringen av konstruksjonsdelen.

Først monterer vi rørklemmene på sokkelen og platen L med mutter og bolt, og deretter passer det bare til de fire PVC -rørene i klemmene. Etter at du må skru taket til platene L. Deretter er det bare å skru på dørene og håndtakene med muttere og bolter. Til slutt må du montere den hydrauliske delen.

Men vær oppmerksom, vi bør være opptatt av å forsegle den hydrauliske delen slik at det ikke er vannlekkasje. Alle tilkoblinger skal være hermetisk forseglet med gjengetetningsmasse eller PVC -lim.

Flere mekaniske og hydrauliske komponenter ble kjøpt. Oppført nedenfor er komponentene:

- Vanningssett

- 2x håndtak

- 8x hengsler

- 2x 1/2 PVC -kne

- 16x 1/2 ledningsklemmer

- 3x kne 90º 15 mm

- 1 m slange

- 1x 1/2 blå sveisbar hylse

- 1x 1/2 blå sveisbart kne

- 1x gjengbar brystvorte

- 3x fartøyer

- 20x treskrue 3,5x40mm

- 40x 5/32 bolt og mutter

- 1 m myggskjerm

- PVC -rør 1/2"

Trinn 7: Elektriske og elektroniske komponenter og montering

For montering av elektriske og elektroniske deler må vi bekymre oss for riktig tilkobling av ledningene. Hvis det oppstår feil tilkobling eller kortslutning, kan man miste dyre deler som tar tid å bytte.

For å gjøre montering og tilgang til Arduino enklere, bør vi produsere et skjold med et universelt kort, så det er lettere å fjerne og laste ned en ny kode på Arduino Uno, og også unngå å ha mange ledninger spredt.

For magnetventilen må det lages en plate med optoisolert beskyttelse for relédriften, for å spare oss for faren for å brenne Arduino -innganger/-utganger og andre komponenter. Vær forsiktig når du aktiverer magnetventilen: den skal ikke slås på når det ikke er vanntrykk (ellers kan den brenne).

Tre fuktighetssensorer er viktige, men du kan legge til flere for signalredundans.

Flere elektriske og elektroniske komponenter ble kjøpt. Oppført nedenfor er komponentene:

- 1x Arduino Uno

- 6x jordfuktighetssensorer

- 1x 1/2 magnetventil 127V

- 1x servomotor 15 kg.cm

- 1x 5v 3A kilde

- 1x 5v 1A kilde

- 1x Bluetooth-modul HC-06

- 1x sanntidsklokke RTC DS1307

- 1x relé 5v 127v

- 1x 4n25 vippbar optokobler

-1x tyristor bc547

- 1x diode n4007

- 1x motstand 470 ohm

- 1x motstand 10k ohm

- 2x universalplate

- 1x strømlist med 3 stikkontakter

- 2x hankontakt

- 1x plugg p4

- 10m 2 -veis kabel

- 2 m internettkabel

Trinn 8: C Programmering med Arduino

Arduino -programmering er i utgangspunktet å utføre jordfuktighetskontroll av "n" vaser. For dette må den oppfylle kravene til magnetventilaktivering, samt servomotorposisjonering og avlesning av prosessvariablene.

Du kan endre mengden fartøy

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Du kan endre tiden ventilen vil være åpen

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

Du kan endre ventetiden for jorda å fukte.

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

Du kan endre forsinkelsen til tjeneren.

#define TEMPO_S 30 // Forsinkelse av servo.

For hver jordfuktighetssensor er det et annet spenningsområde for tørr jord og fullt fuktig jord, så du bør teste denne verdien her.

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

Trinn 9: Mobilapp

Appen ble utviklet på MIT App Inventor -nettstedet for å utføre prosjektovervåkning og konfigurasjonsfunksjoner. Etter tilkoblingen mellom mobiltelefonen og kontrolleren, viser programmet i sanntid fuktigheten (0 til 100%) i hver av de tre vaser og operasjonen som utføres for øyeblikket: enten i standby -modus, flytting av servomotoren til riktig posisjon eller vanning av en av vasene. Konfigurasjonen av plantetypen i hver vase er også laget på appen, og konfigurasjonene er nå klare for ni plantearter (salat, mynte, basilikum, gressløk, rosmarin, brokkoli, spinat, brønnkarse, jordbær). Alternativt kan du manuelt angi vanningsinnstillinger for planter som ikke er på listen. Plantene på listen ble valgt fordi de er enkle å dyrke i små potter som de på vår prototype.

For å laste ned appen må du først laste ned MIT App Inventor -appen på mobiltelefonen, slå på wifi. Deretter bør du logge deg på MIT -nettstedet https://ai2.appinventor.mit.edu/ på datamaskinen din, importere SmartHorta2.aia -prosjektet og deretter koble til mobiltelefonen via QR -kode.

For å koble arduinoen til smarttelefonen må du slå på bluetooth på telefonen, slå på arduinoen og deretter koble enheten. Det er det, du er allerede koblet til SmartHorta!