Taman Pintar "SmartHorta": 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Helo guys, arahan ini akan membentangkan projek kolej kebun sayur pintar yang menyediakan penyiraman tanaman automatik dan dapat dikendalikan oleh aplikasi mudah alih. Matlamat projek ini adalah untuk melayani pelanggan yang ingin menanam di rumah, tetapi tidak mempunyai masa untuk merawat dan menyiram pada waktu yang sesuai setiap hari. Kami memanggil "SmartHorta" kerana horta bermaksud kebun sayur dalam bahasa Portugis.

Pembangunan projek ini dilakukan untuk disetujui dalam disiplin Projek Integrasi di Universiti Teknologi Persekutuan Parana (UTFPR). Objektifnya adalah untuk menggabungkan beberapa bidang Mekatronik seperti Mekanik, Elektronik dan Kejuruteraan Kawalan.

Terima kasih peribadi saya kepada para profesor di UTFPR Sérgio Stebel dan Gilson Sato. Dan juga kepada empat rakan sekelas saya (Augusto, Felipe, Mikael dan Rebeca) yang membantu membina projek ini.

Produk ini mempunyai perlindungan terhadap cuaca buruk, memberikan perlindungan terhadap perosak, angin dan hujan lebat. Ia perlu diberi makan oleh tangki air melalui selang. Reka bentuk yang dicadangkan adalah prototaip yang sesuai dengan tiga tanaman, tetapi dapat berkembang menjadi lebih banyak pasu.

Tiga teknologi pembuatan digunakan di dalamnya: pemotongan laser, penggilingan CNC dan percetakan 3D. Untuk bahagian automasi, Arduino digunakan sebagai pengawal. Modul bluetooth digunakan untuk komunikasi dan aplikasi Android dibuat melalui MIT App Inventor.

Kami semua lulus dengan nilai hampir 9.0 dan sangat gembira dengan kerjanya. Sesuatu yang sangat lucu adalah bahawa semua orang berfikir untuk menanam rumpai pada peranti ini, saya tidak tahu mengapa.

Langkah 1: Reka Bentuk Konseptual dan Pemodelan Komponen

Sebelum memasang, semua komponen dirancang dan dimodelkan dalam CAD menggunakan SolidWorks untuk memastikan bahawa semuanya dipasang dengan sempurna. Tujuannya adalah untuk memasukkan keseluruhan projek di dalam trunk kereta. Oleh itu dimensinya ditakrifkan sebagai 500mm pada maksimum. Pembuatan komponen ini menggunakan teknologi pemotongan laser, pengilangan CNC dan pencetakan 3D. Sebilangan bahagian kayu dan paip dipotong dengan gergaji.

Langkah 2: Pemotongan Laser

Potongan laser dibuat pada kepingan keluli AISI 1020 galvanis setebal 1mm, 600mm x 600mm dan kemudian dilipat menjadi tab 100mm. Pangkalan mempunyai fungsi meletakkan kapal dan bahagian hidraulik. Lubang mereka digunakan untuk melewati paip sokongan, kabel sensor dan solenoid, dan untuk memasang engsel pintu. Potongan laser juga adalah plat berbentuk L yang berfungsi untuk memasukkan paip ke bumbung.

Langkah 3: Mesin Pengilangan CNC

Pemasangan servomotor dihasilkan menggunakan mesin penggilingan CNC. Dua kepingan kayu diproses, kemudian dilekatkan dan dilapisi dengan dempul kayu. Plat aluminium kecil juga dimesin untuk memasangkan motor pada penyokong kayu. Struktur yang kuat dipilih untuk menahan tork servo. Itulah sebabnya kayu itu sangat tebal.

Langkah 4: Percetakan 3D

Dalam usaha untuk menyiram tanaman dengan betul dan memiliki kontrol kelembapan tanah yang lebih baik, dirancang struktur untuk mengarahkan air dari paip bekalan di dasar ke penyembur. Dengan menggunakannya, penyembur diposisikan menghadap tanah selalu (dengan kemiringan 20º ke bawah) dan bukannya daun tanaman. Ia dicetak pada dua bahagian pada PLA kuning lut dan kemudian dipasang dengan mur dan selak.

Langkah 5: Handsaw

Struktur bumbung kayu, pintu dan paip PVC dipotong secara manual di tangan. Struktur bumbung kayu digodam, diampelas, digerudi dan kemudian dipasang dengan skru kayu.

Bumbungnya adalah lembaran kaca gentian lutut dan dipotong dengan guillotine pemotong serat tertentu, kemudian digerudi dan dipasang ke kayu dengan skru.

Pintu kayu digodam, diampelas, digerudi, dipasang dengan skru kayu, dilapisi dengan jisim kayu, dan kemudian kelambu dengan stapler diletakkan untuk mencegah kerosakan pada tanaman oleh hujan lebat atau serangga.

Paip PVC hanya dipotong ke tangan.

Langkah 6: Komponen dan Pemasangan Hidraulik dan Mekanikal

Setelah membuat atap, dasar, kepala dan pintu, kami meneruskan pemasangan bahagian struktur.

Mula-mula kita pasangkan pengapit saluran di pangkal dan piring L dengan mur dan baut, setelah itu pasangkan empat paip PVC di pengapit. Selepas anda mesti mengacaukan bumbung ke kepingan L. Kemudian skru pintu dan pemegang dengan mur dan selak. Akhir sekali anda mesti memasang bahagian hidraulik.

Tetapi perhatikan, kita harus prihatin dengan menutup bahagian hidraulik agar tidak ada kebocoran air. Semua sambungan hendaklah ditutup secara hermetik dengan benang sealant atau gam PVC.

Beberapa komponen mekanikal dan hidraulik dibeli. Berikut adalah komponen:

- Set Pengairan

- pemegang 2x

- 8x engsel

- Lutut PVC 2x 1/2"

- Pengapit saluran 16x 1/2"

- 3x lutut 90º 15mm

- selang 1m

- Lengan biru yang boleh dikimpal 1x 1/2"

- 1x 1/2 lutut biru yang boleh dikimpal

- 1x puting yang boleh diikat

- 3x kapal

- Skru kayu 20x 3.5x40mm

- Baut dan mur 40x 5/32"

- Skrin nyamuk 1m

- paip pvc 1/2"

Langkah 7: Komponen dan Pemasangan Elektrik dan Elektronik

Untuk pemasangan bahagian elektrik dan elektronik kita mesti bimbang tentang sambungan wayar yang betul. Sekiranya sambungan atau litar pintas yang salah berlaku, seseorang boleh kehilangan bahagian mahal yang memerlukan masa untuk diganti.

Untuk menjadikan pemasangan dan mengakses Arduino lebih mudah, kita harus membuat perisai dengan papan sejagat, jadi lebih mudah untuk mengeluarkan dan memuat turun kod baru di Arduino Uno, dan juga mengelakkan banyak wayar tersebar.

Untuk injap solenoid, pelat dengan perlindungan optoisolasi mesti dibuat untuk pemacu geganti, untuk mengelakkan diri daripada bahaya membakar input / output Arduino dan komponen lain. Berhati-hati semasa mengaktifkan injap solenoid: tidak boleh dihidupkan apabila tidak ada tekanan air (jika tidak, ia boleh terbakar).

Tiga sensor kelembapan sangat penting, tetapi anda boleh menambahkan lebih banyak untuk kelebihan isyarat.

Beberapa komponen elektrik dan elektronik dibeli. Berikut adalah komponen:

- 1x Arduino Uno

- 6x sensor kelembapan tanah

- 1x 1/2 Solenoid Valve 127V

- 1x servomotor 15kg.cm

- 1x 5v 3A sumber

- 1x 5v 1A sumber

- 1x modul bluetooth hc-06

- 1x Jam Masa Sebenar RTC DS1307

- 1x geganti 5v 127v

- 1x 4n25 miring optocoupler

-1x thyristor bc547

- 1x dioda n4007

- Rintangan 1x 470 ohm

- Rintangan 1x 10k ohm

- 2x plat universal

- 1x jalur kuasa dengan 3 soket

- soket lelaki 2x

- 1x palam p4

- Kabel 2m 10m

- Kabel internet 2m

Langkah 8: Pengaturcaraan C Dengan Arduino

Pengaturcaraan Arduino pada dasarnya adalah untuk melakukan kawalan kelembapan tanah pada pasu "n". Untuk ini, ia perlu memenuhi syarat pengaktifan injap solenoid, serta kedudukan motor servo dan pembacaan pemboleh ubah proses.

Anda boleh mengubah jumlah kapal

#definisi QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Anda boleh mengubah masa injap dibuka

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

Anda boleh mengubah Waktu Tunggu agar tanah menjadi lembap.

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

Anda boleh mengubah kelewatan hamba.

#tentukan TEMPO_S 30 // Kelewatan melakukan servo.

Untuk setiap sensor kelembapan tanah terdapat julat voltan yang berbeza untuk tanah kering dan tanah lembap sepenuhnya, jadi anda harus menguji nilai ini di sini.

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

Langkah 9: Aplikasi Mudah Alih

Aplikasi ini dibangunkan di laman web MIT App Inventor untuk melaksanakan fungsi penyeliaan dan konfigurasi projek. Selepas hubungan antara telefon bimbit dan pengawal, aplikasi menunjukkan secara langsung kelembapan (0 hingga 100%) di setiap tiga pasu dan operasi yang sedang dilakukan pada masa ini: sama ada dalam mod siap sedia, memindahkan servomotor ke kedudukan yang betul atau menyiram salah satu pasu. Konfigurasi jenis tanaman di setiap pasu juga dibuat di aplikasi, dan konfigurasi sekarang siap untuk sembilan spesies tanaman (selada, pudina, kemangi, daun bawang, rosemary, brokoli, bayam, selada air, strawberi). Sebagai pilihan, anda boleh memasukkan tetapan penyiraman secara manual untuk tanaman yang tidak ada dalam senarai. Tumbuhan yang terdapat dalam senarai ini dipilih kerana ia mudah tumbuh di dalam pasu kecil seperti yang terdapat di prototaip kami.

Untuk memuat turun aplikasi, anda mesti memuat turun aplikasi MIT App Inventor terlebih dahulu di telefon bimbit anda, hidupkan wifi. Kemudian pada komputer anda, anda harus log masuk ke laman web MIT https://ai2.appinventor.mit.edu/ untuk log masuk, mengimport projek SmartHorta2.aia, dan kemudian sambungkan telefon bimbit anda melalui kod QR.

Untuk menyambungkan arduino ke telefon pintar, anda mesti menghidupkan bluetooth di telefon anda, menghidupkan arduino dan kemudian memasangkan peranti. Itu sahaja, anda sudah tersambung ke SmartHorta!