Smart Garden "SmartHorta": 9 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Kumusta mga tao, Ipinapakita ng itinuturo na ito ang proyekto sa kolehiyo ng isang matalinong hardin ng gulay na nagbibigay ng awtomatikong pagtutubig ng halaman at maaaring makontrol ng isang mobile app. Ang layunin ng proyektong ito ay upang mapaglingkuran ang mga customer na nais na magtanim sa bahay, ngunit walang oras sa pangangalaga at tubig sa mga naaangkop na oras araw-araw. Tinatawag naming "SmartHorta" dahil ang horta ay nangangahulugang hardin ng gulay sa Portuges.

Ang pagpapaunlad ng proyektong ito ay natupad upang maaprubahan sa disiplina ng Integration Project sa Federal Technological University of Parana (UTFPR). Ang layunin ay upang pagsamahin ang maraming mga lugar ng Mechatronics tulad ng Mekanika, Elektronika at Control Engineering.

Ang aking personal na pasasalamat sa mga propesor sa UTFPR Sérgio Stebel at Gilson Sato. At pati na rin sa aking apat na kamag-aral (Augusto, Felipe, Mikael at Rebeca) na tumulong sa pagbuo ng proyektong ito.

Ang produkto ay may proteksyon laban sa masamang panahon, nag-aalok ng proteksyon laban sa pests, hangin at malakas na ulan. Kailangan itong pakainin ng isang tangke ng tubig sa pamamagitan ng isang medyas. Ang iminungkahing disenyo ay isang prototype upang umangkop sa tatlong halaman, ngunit maaari itong palawakin sa mas maraming mga vase.

Tatlong mga teknolohiya sa pagmamanupaktura ang ginamit dito: pagputol ng laser, paggiling ng CNC at pag-print ng 3D. Para sa bahagi ng automation ang Arduino ay ginamit bilang controller. Ginamit ang isang module ng bluetooth para sa komunikasyon at isang application ng Android ay nilikha sa pamamagitan ng MIT App Inventor.

Nakapasa kaming lahat na may markang malapit sa 9.0 at masayang-masaya sa trabaho. Isang bagay na nakakatawa ay ang lahat ay nag-iisip na magtanim ng damo sa aparatong ito, hindi ko alam kung bakit.

Hakbang 1: Disenyo ng Konsepto at Pagmomodelo ng Component

Bago ang pagpupulong, ang lahat ng mga bahagi ay dinisenyo at na-modelo sa CAD gamit ang SolidWorks upang matiyak na ang lahat ay perpektong nilagyan. Ang layunin ay upang magkasya ang buong proyekto sa loob ng trunk ng isang kotse. Samakatuwid ang mga sukat nito ay tinukoy bilang 500mm sa max. Ang paggawa ng mga sangkap na ito ay ginamit ang laser cutting, CNC milling at 3D na mga teknolohiya sa pagpi-print. Ang ilang mga bahagi sa kahoy at mga tubo ay pinutol ng gabas.

Hakbang 2: Laser Cutting

Ang pagputol ng laser ay ginawa sa isang 1mm makapal na galvanized AISI 1020 steel sheet, 600mm x 600mm at pagkatapos ay nakatiklop sa 100mm tab. Ang batayan ay may pagpapaandar ng pabahay ng mga sisidlan at haydroliko na bahagi. Ginagamit ang kanilang mga butas upang maipasa ang mga suporta na tubo, sensor at solenoid cable, at upang magkasya ang mga bisagra ng mga pintuan. Gayundin ang pagputol ng laser ay isang plate na may hugis L na nagsisilbi upang magkasya ang mga tubo sa bubong.

Hakbang 3: CNC Milling Machine

Ang servomotor mount ay gawa gamit ang isang CNC milling machine. Dalawang pirasong kahoy ang na-machine, pagkatapos ay nakadikit at pinahiran ng kahoy na masilya. Ang isang maliit na plato ng aluminyo ay na-machining din upang magkasya ang motor sa suportang kahoy. Ang isang matatag na istraktura ay napili upang mapaglabanan ang servo torque. Iyon ang dahilan kung bakit ang kapal ng kahoy.

Hakbang 4: Pag-print sa 3D

Sa pagsisikap na matubig nang tama ang mga halaman at magkaroon ng isang mas mahusay na kontrol sa kahalumigmigan ng lupa, ito ay dinisenyo isang istraktura upang idirekta ang tubig mula sa supply pipe sa base sa sprayer. Sa pamamagitan ng paggamit nito, ang sprayer ay nakaposisyon na nakaharap palagi sa lupa (na may 20º pagkahilig pababa) sa halip na mga dahon ng mga halaman. Ito ay naka-print sa dalawang bahagi sa translucent na dilaw na PLA at pagkatapos ay binuo kasama ang mga mani at bolts.

Hakbang 5: Handsaw

Ang istrakturang gawa sa kahoy na bubong, mga pintuan at mga tubo ng PVC ay manu-manong pinutol sa handaw. Ang istrakturang gawa sa bubong ng kahoy ay na-hack, na-sanded, na-drill at pagkatapos ay pinagsama ng mga kahoy na turnilyo.

Ang bubong ay isang translucent fiberglass sheet na walang hanggan at pinutol ng isang tukoy na fiber cutting guillotine, pagkatapos ay drill at nilagyan sa kahoy ng mga turnilyo.

Ang mga pintuan na gawa sa kahoy ay na-hack, pinasadahan, binansay, pinagsama ng mga kahoy na turnilyo, pinahiran ng bigat ng kahoy, at pagkatapos ay inilagay ang isang mosquito net na may stapler upang maiwasan ang pinsala sa mga halaman ng malakas na ulan o mga insekto.

Ang mga pipa ng PVC ay simpleng pinutol sa handaw.

Hakbang 6: Mga Bahagi ng Hydrauliko at Mekanikal at Assembly

Matapos ang paggawa ng bubong, ang base, ang ulo at ang mga pintuan, nagpapatuloy kami sa pagpupulong ng istrukturang bahagi.

Una naming mai-mount ang mga clamp ng conduit sa base at plate L na may nut at bolt, pagkatapos nito ay magkasya lamang sa apat na PVC pipe sa clamp. Pagkatapos dapat mong i-tornilyo ang bubong sa mga sheet L. Pagkatapos ay i-tornilyo lamang ang mga pintuan at hawakan ng mga mani at bolt. Panghuli dapat mong tipunin ang haydroliko na bahagi.

Ngunit bigyang pansin, dapat tayong mag-alala sa pag-sealing ng haydroliko na bahagi upang walang pagtulo ng tubig. Ang lahat ng mga koneksyon ay dapat na hermetically selyadong sa thread sealant o PVC glue.

Maraming mga sangkap ng mekanikal at haydroliko ang binili. Nakalista sa ibaba ang mga bahagi:

- Itakda ang Irigasyon

- 2x humahawak

- 8x hinge

- 2x 1/2 PVC tuhod

- 16x 1/2 clamp ng conduit

- 3x tuhod 90º 15mm

- 1m na medyas

- 1x 1/2 asul na weldable na manggas

- 1x 1/2 asul na weldable tuhod

- 1x sinulid na utong

- 3x vessel

- 20x kahoy na tornilyo 3.5x40mm

- 40x 5/32 bolt at nut

- 1m screen ng lamok

- pvc pipe 1/2"

Hakbang 7: Mga Elektroniko at Elektronikong Mga Bahagi at Assembly

Para sa pagpupulong ng mga de-koryenteng at elektronikong bahagi dapat tayong magalala tungkol sa tamang koneksyon ng mga wire. Kung may isang maling koneksyon o short-circuit na nagaganap, maaaring mawala ang isang mamahaling mga bahagi na tumatagal ng oras upang mapalitan.

Upang gawing mas madali ang pag-mount at pag-access sa Arduino, dapat kaming gumawa ng isang kalasag na may isang unibersal na board, kaya mas madaling alisin at mag-download ng isang bagong code sa Arduino Uno, at iwasan din ang pagkakaroon ng maraming mga wire na nakakalat.

Para sa solenoid na balbula isang plato na may optoisolated na proteksyon ay dapat gawin para sa relay drive, upang matitira ang ating sarili sa panganib na sunugin ang mga input / output ng Arduino at iba pang mga bahagi. Dapat mag-ingat kapag pinapagalaw ang solenoid balbula: hindi ito dapat i-on kapag wala ang presyon ng tubig (kung hindi man masunog ito).

Mahalaga ang tatlong mga sensor ng kahalumigmigan, ngunit maaari kang magdagdag ng higit pa para sa kalabisan ng signal.

Maraming mga sangkap na elektrikal at elektronik ang binili. Nakalista sa ibaba ang mga bahagi:

- 1x Arduino Uno

- 6x mga kahalumigmigan sensor

- 1x 1/2 Solenoid Valve 127V

- 1x servomotor 15kg.cm

- 1x 5v 3A na mapagkukunan

- 1x 5v 1A mapagkukunan

- 1x bluetooth module hc-06

- 1x Real Time Clock RTC DS1307

- 1x relay 5v 127v

- 1x 4n25 Pagkiling optocoupler

-1x thyristor bc547

- 1x diode n4007

- 1x paglaban 470 ohm

- 1x paglaban 10k ohm

- 2x unibersal na plato

- 1x power strip na may 3 sockets

- 2x male socket

- 1x plug p4

- 10m 2 way cable

- 2m internet cable

Hakbang 8: C Programming Sa Arduino

Ang programa ng Arduino ay karaniwang upang maisagawa ang kontrol sa kahalumigmigan ng lupa ng mga "n" na mga vase. Para sa mga ito kailangan nito upang matugunan ang mga kinakailangan ng pagpapaandar ng solenoid balbula, pati na rin ang servo motor na pagpoposisyon at ang pagbabasa ng mga variable ng proseso.

Maaari mong baguhin ang dami ng mga sisidlan

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Maaari mong baguhin ang oras na bukas ang balbula

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

Maaari mong baguhin ang Oras ng Paghintay para magbasa ang lupa.

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

Maaari mong baguhin ang pagkaantala ng lingkod.

#define TEMPO_S 30 // Delay do servo.

Para sa bawat sensor ng kahalumigmigan ng lupa mayroong iba't ibang saklaw ng boltahe para sa tuyong lupa at ganap na basa-basa na lupa, kaya dapat mong subukan ang halagang ito dito.

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

Hakbang 9: Mobile App

Ang app ay binuo sa website ng MIT App Inventor upang maisagawa ang pangangasiwa ng proyekto at mga pagpapaandar ng pagsasaayos. Matapos ang koneksyon sa pagitan ng mobile phone at controller, ipinapakita ng application sa real time ang halumigmig (0 hanggang 100%) sa bawat isa sa tatlong mga vase at ang pagpapatakbo na ginagawa sa ngayon: alinman sa standby mode, ilipat ang servomotor sa ang tamang posisyon o pagdidilig ng isa sa mga vase. Ang pagsasaayos ng uri ng halaman sa bawat vase ay ginawa rin sa app, at ang mga pagsasaayos ay handa na para sa siyam na species ng halaman (litsugas, mint, basil, chives, rosemary, broccoli, spinach, watercress, strawberry). Bilang kahalili, maaari mong manu-manong ipasok ang mga setting ng pagtutubig para sa mga halaman na wala sa listahan. Ang mga halaman sa listahan ay napili dahil madali silang palaguin sa maliliit na kaldero tulad ng sa aming prototype.

Upang i-download ang app dapat mo munang i-download ang MIT App Inventor app sa iyong mobile phone, i-on ang wifi. Pagkatapos sa iyong computer dapat kang mag-log in sa MIT website https://ai2.appinventor.mit.edu/ upang mag-login, i-import ang proyekto ng SmartHorta2.aia, at pagkatapos ay ikonekta ang iyong mobile phone sa pamamagitan ng QR code.

Upang ikonekta ang arduino sa smartphone dapat mong i-on ang Bluetooth sa iyong telepono, i-on ang arduino at pagkatapos ay ipares ang aparato. Iyon lang, nakakonekta ka na sa SmartHorta!