ჭკვიანი ბაღი "SmartHorta": 9 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

გამარჯობა ბიჭებო, ეს ინსტრუქცია წარმოგიდგენთ ინტელექტუალური ბოსტანი კოლეჯის პროექტს, რომელიც უზრუნველყოფს მცენარეების ავტომატურ მორწყვას და მისი კონტროლი შესაძლებელია მობილური აპლიკაციით. ამ პროექტის მიზანია მოემსახუროს მომხმარებლებს, რომელთაც სურთ სახლში დარგვა, მაგრამ არ აქვთ დრო ზრუნვისა და მორწყვის მიზნით ყოველდღიურად. ჩვენ ვეძახით "SmartHorta" - ს, რადგან horta პორტუგალიურად ბოსტნეულის ბაღს ნიშნავს.

ამ პროექტის შემუშავება დამტკიცდა პარანის ფედერალურ ტექნოლოგიურ უნივერსიტეტში (UTFPR) ინტეგრაციის პროექტის დისციპლინაში. მიზანი იყო მეჩატრონიკის რამდენიმე სფეროს გაერთიანება, როგორიცაა მექანიკა, ელექტრონიკა და საკონტროლო ინჟინერია.

ჩემი პირადი მადლობა UTFPR– ის პროფესორებს სერჟიო სტებელს და ჟილსონ სატოს. ასევე ჩემს ოთხ თანაკლასელს (ავგუსტო, ფელიპე, მიქაელი და რებეკა), რომლებიც დაეხმარნენ ამ პროექტის შექმნაში.

პროდუქტს აქვს დაცვა უამინდობისგან, მავნებლებისგან, ქარისგან და ძლიერი წვიმისგან. ის უნდა იკვებებოდეს წყლის ავზით შლანგის საშუალებით. შემოთავაზებული დიზაინი არის პროტოტიპი, რომელიც მოერგება სამ მცენარეს, მაგრამ ის შეიძლება გაფართოვდეს უფრო მეტ ვაზაში.

მასში გამოყენებულია წარმოების სამი ტექნოლოგია: ლაზერული ჭრა, CNC დაფქვა და 3D ბეჭდვა. ავტომატიზაციის ნაწილისთვის Arduino გამოიყენებოდა როგორც კონტროლერი. Bluetooth მოდული გამოიყენებოდა კომუნიკაციისთვის და Android პროგრამა შეიქმნა MIT App Inventor– ის საშუალებით.

ჩვენ ყველამ ჩავაბარეთ 9.0 -თან ახლოს და ძალიან კმაყოფილი ვართ მუშაობით. ძალიან სასაცილო ის არის, რომ ყველა ფიქრობს ამ მოწყობილობაზე სარეველას დარგვაზე, არ ვიცი რატომ.

ნაბიჯი 1: კონცეპტუალური დიზაინი და კომპონენტის მოდელირება

შეკრებამდე, ყველა კომპონენტი შემუშავდა და მოდელირებული იქნა CAD– ში SolidWorks– ის გამოყენებით, რათა უზრუნველყოს, რომ ყველაფერი იდეალურად მოერგოს. მიზანი ასევე იყო მთელი პროექტის მოთავსება მანქანის საბარგულში. ამიტომ მისი ზომები განისაზღვრა როგორც 500 მმ მაქსიმუმ. ამ კომპონენტების წარმოებაში გამოიყენება ლაზერული ჭრის, CNC დაფქვისა და 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიები. ხის და მილების ზოგიერთი ნაწილი ხერხემალში იყო მოჭრილი.

ნაბიჯი 2: ლაზერული ჭრა

ლაზერული ჭრა გაკეთდა 1 მმ სისქის გალვანზირებულ AISI 1020 ფოლადის ფურცელზე, 600 მმ x 600 მმ და შემდეგ დაკეცილი იქნა 100 მმ ჩანართებში. ბაზას აქვს გემებისა და ჰიდრავლიკური ნაწილის საცხოვრებლის ფუნქცია. მათი ხვრელები გამოიყენება საყრდენი მილების, სენსორული და სოლენოიდის კაბელების გასავლელად და კარების სახსრების შესაკრავად. ასევე ლაზერული ჭრა იყო L- ფორმის ფირფიტა, რომელიც ემსახურება მილების სახურავში მოთავსებას.

ნაბიჯი 3: CNC საფქვავი მანქანა

სერვომოტორული მთა დამზადებულია CNC საფქვავი აპარატის გამოყენებით. ხის ორი ნაჭერი იყო დამუშავებული, შემდეგ წებოვანი და დაფარული ხის ბოთლით. პატარა ალუმინის ფირფიტა ასევე დამუშავდა ძრავის ხის საყრდენში მოთავსების მიზნით. შეირჩა ძლიერი სტრუქტურა, რომელიც გაუძლებს სერვო ბრუნვას. ამიტომაც არის ხე ასე სქელი.

ნაბიჯი 4: 3D ბეჭდვა

მცენარეების სწორად მორწყვისა და ნიადაგის ტენიანობის უკეთ კონტროლის მიზნით, შეიქმნა სტრუქტურა, რომელიც წყალს მიაწოდებს მიწოდების მილებიდან ფუძეზე შესხურებამდე. მისი გამოყენებით, გამფრქვევი მოათავსეს ყოველთვის ნიადაგის პირისპირ (20 გრადუსით ქვემოთ) მცენარეების ფოთლების ნაცვლად. იგი ორ ნაწილად იყო დაბეჭდილი გამჭვირვალე ყვითელ PLA- ზე და შემდეგ აწყობილი იყო თხილითა და ჭანჭიკებით.

ნაბიჯი 5: ხელის ხერხი

ხის სახურავის სტრუქტურა, კარები და PVC მილები ხელით იჭრებოდა. ხის სახურავის სტრუქტურა გატეხილი იყო, ქვიშა, გაბურღული და შემდეგ ხის ხრახნებით აწყობილი.

სახურავი არის გამჭვირვალე ბოჭკოვანი შუშის ფურცელი, რომელიც მოჭრილია კონკრეტული ბოჭკოვანი გილიოტინით, შემდეგ გაბურღულია და ხრახნებით იდება ხეში.

ხის კარები გატეხილია, ქვიშა, გაბურღული, ხის ხრახნებით აწყობილი, დაფარული ხის მასით, შემდეგ კი კოღოს ბადე სტეპლერის საშუალებით მოათავსეს მცენარეების ძლიერი წვიმის ან მწერების დაზიანების თავიდან ასაცილებლად.

PVC მილები უბრალოდ დაჭრილი იყო ხელის ხერხემალში.

ნაბიჯი 6: ჰიდრავლიკური და მექანიკური კომპონენტები და შეკრება

სახურავის, ბაზის, თავსა და კარების დამზადების შემდეგ, ჩვენ გავაგრძელებთ სტრუქტურული ნაწილის შეკრებას.

პირველი ჩვენ ვამაგრებთ გამტარის დამჭერებს ბაზაზე და ფირფიტაზე L თხილით და ჭანჭიკით, რის შემდეგაც უბრალოდ ვთავსებთ ოთხ PVC მილს დამჭერებში. მას შემდეგ რაც სახურავი ფურცლებზე უნდა დააგდოთ L. შემდეგ უბრალოდ დააკაკუნეთ კარები და სახელურები თხილითა და ჭანჭიკებით. დაბოლოს, თქვენ უნდა ააწყოთ ჰიდრავლიკური ნაწილი.

მაგრამ მიაქციეთ ყურადღება, ჩვენ უნდა ვიზრუნოთ ჰიდრავლიკური ნაწილის დალუქვაზე ისე, რომ არ მოხდეს წყლის გაჟონვა. ყველა კავშირი უნდა იყოს ჰერმეტულად დალუქული ძაფის გამაძლიერებელი ან PVC წებოთი.

შეიძინა რამდენიმე მექანიკური და ჰიდრავლიკური კომპონენტი. ქვემოთ ჩამოთვლილია კომპონენტები:

- სარწყავი ნაკრები

- 2x სახელური

- 8x დამოკიდებული

- 2x 1/2 PVC მუხლი

- 16x 1/2 გამტარის სამაგრები

- 3x მუხლი 90º15 მმ

- 1 მ შლანგი

- 1x 1/2 ლურჯი შესადუღებელი ყდის

- 1x 1/2 ლურჯი შესადუღებელი მუხლი

- 1x ძაფისებრი ძუძუს

- 3x ჭურჭელი

- 20x ხის ხრახნი 3.5x40 მმ

- 40x 5/32 ჭანჭიკი და კაკალი

- კოღოს ეკრანი 1 მ

- PVC მილი 1/2"

ნაბიჯი 7: ელექტრო და ელექტრონული კომპონენტები და შეკრება

ელექტრო და ელექტრონული ნაწილების შეკრებისთვის ჩვენ უნდა ვიდარდოთ მავთულის სწორ კავშირზე. თუ მოხდა არასწორი კავშირი ან მოკლე ჩართვა, შეიძლება დაკარგოთ ძვირადღირებული ნაწილები, რომელთა შეცვლას დრო სჭირდება.

Arduino– ს მონტაჟისა და წვდომის გასაადვილებლად, ჩვენ უნდა შევქმნათ ფარი უნივერსალური დაფით, ასე რომ უფრო ადვილია Arduino Uno– ზე ახალი კოდის ამოღება და გადმოტვირთვა, ასევე მრავალი მავთულის გაფანტვის თავიდან აცილება.

სოლენოიდის სარქველისთვის რელეზე დენისთვის უნდა გაკეთდეს ფირფიტა ოპტოიზოლირებული დაცვით, რათა თავი დავანებოთ არდუინოს შეყვანის/გამომავლების და სხვა კომპონენტების დაწვის საფრთხეს. სიფრთხილეა საჭირო სოლენოიდული სარქვლის ამოქმედებისას: ის არ უნდა იყოს ჩართული წყლის წნევის არარსებობისას (წინააღმდეგ შემთხვევაში შეიძლება დაიწვას).

ტენიანობის სამი სენსორი აუცილებელია, მაგრამ სიგნალის გადაჭარბებისთვის შეგიძლიათ დაამატოთ მეტი.

შეიძინა რამდენიმე ელექტრო და ელექტრონული კომპონენტი. ქვემოთ ჩამოთვლილია კომპონენტები:

- 1x Arduino Uno

- 6x ნიადაგის ტენიანობის სენსორები

- 1x 1/2 სოლენოიდული სარქველი 127V

- 1x servomotor 15 კგ. სმ

- 1x 5v 3A წყარო

- 1x 5v 1A წყარო

- 1x bluetooth მოდული hc-06

- 1x რეალურ დროში საათი RTC DS1307

- 1x სარელეო 5v 127v

- 1x 4n25 დახრილი ოპტოქუპლერი

-1x ტირისტორი bc547

- 1x დიოდი n4007

- 1x წინააღმდეგობა 470 ohms

- 1x წინააღმდეგობა 10k ohms

- 2x უნივერსალური ფირფიტა

- 1x დენის ზოლი 3 სოკეტით

- 2x მამრობითი ბუდე

- 1x დანამატი p4

- 10 მ 2 გზა კაბელი

- 2 მ ინტერნეტ კაბელი

ნაბიჯი 8: C პროგრამირება არდუინოსთან ერთად

არდუინოს პროგრამირება ძირითადად არის "n" ვაზების ნიადაგის ტენიანობის კონტროლის შესასრულებლად. ამისათვის ის უნდა აკმაყოფილებდეს სოლენოიდული სარქვლის გააქტიურების მოთხოვნებს, ასევე სერვო ძრავის პოზიციონირებას და პროცესის ცვლადების კითხვას.

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ გემების რაოდენობა

#განსაზღვრეთ QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ სარქველის გახსნის დრო

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

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ ლოდინის დრო ნიადაგის დატენიანებისთვის.

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

თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ მსახურის დაგვიანება.

#განსაზღვრეთ TEMPO_S 30 // გადადეთ სერვო.

თითოეული ნიადაგის ტენიანობის სენსორისთვის არსებობს განსხვავებული ძაბვის დიაპაზონი მშრალი ნიადაგისა და სრულად ტენიანი ნიადაგისთვის, ასე რომ თქვენ უნდა შეამოწმოთ ეს მნიშვნელობა აქ.

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

ნაბიჯი 9: მობილური აპლიკაცია

აპლიკაცია შემუშავებულია MIT App Inventor ვებსაიტზე, პროექტის ზედამხედველობისა და კონფიგურაციის ფუნქციების შესასრულებლად. მობილურ ტელეფონსა და კონტროლერს შორის კავშირის შემდეგ, პროგრამა აჩვენებს რეალურ დროში ტენიანობას (0 -დან 100%-მდე) თითოეულ სამ ვაზაში და ოპერაციას, რომელიც ამჟამად ხორციელდება: ან ლოდინის რეჟიმში, სერვომოტორზე გადატანა სწორი პოზიცია ან ერთ -ერთი ვაზის მორწყვა. თითოეულ ვაზაში მცენარის ტიპის კონფიგურაცია ასევე გაკეთებულია აპლიკაციაზე და კონფიგურაციები უკვე მზად არის ცხრა მცენარის სახეობისთვის (სალათის ფოთოლი, პიტნა, რეჰანი, ხახვი, როზმარინი, ბროკოლი, ისპანახი, ქაცვი, მარწყვი). გარდა ამისა, თქვენ შეგიძლიათ ხელით შეიყვანოთ მორწყვის პარამეტრები იმ მცენარეებისთვის, რომლებიც არ არიან სიაში. სიაში შემავალი მცენარეები იმიტომ შეირჩა, რომ ადვილად იზრდებიან პატარა ქოთნებში, როგორიც ჩვენს პროტოტიპზეა.

აპლიკაციის ჩამოსატვირთად ჯერ უნდა ჩამოტვირთოთ MIT App Inventor აპლიკაცია თქვენს მობილურ ტელეფონში, ჩართოთ wifi. შემდეგ თქვენს კომპიუტერში უნდა შეხვიდეთ MIT– ის ვებგვერდზე https://ai2.appinventor.mit.edu/ შესასვლელად, იმპორტი SmartHorta2.aia პროექტი და შემდეგ დააკავშიროთ თქვენი მობილური ტელეფონი QR კოდის საშუალებით.

არდუინოს სმარტფონთან დასაკავშირებლად თქვენ უნდა ჩართოთ Bluetooth თქვენს ტელეფონში, ჩართოთ arduino და შემდეგ დააწყვილოთ მოწყობილობა. ესე იგი, თქვენ უკვე დაკავშირებული ხართ SmartHorta– სთან!