Smart Garden "SmartHorta": 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Hej killar, Denna instruerbara kommer att presentera högskoleprojektet i en intelligent grönsaksträdgård som ger automatisk växtbevattning och kan styras av en mobilapp. Målet med detta projekt är att betjäna kunder som vill plantera hemma, men inte har tid att sköta och vattna vid lämpliga tider varje dag. Vi kallar "SmartHorta" eftersom horta betyder grönsaksodling på portugisiska.

Utvecklingen av detta projekt genomfördes för att godkännas inom disciplinen Integration Project vid Federal Technological University of Parana (UTFPR). Målet var att kombinera de flera områdena inom mekatronik som mekanik, elektronik och styrteknik.

Mitt personliga tack till professorerna vid UTFPR Sérgio Stebel och Gilson Sato. Och även till mina fyra klasskamrater (Augusto, Felipe, Mikael och Rebeca) som hjälpte till att bygga detta projekt.

Produkten har skydd mot dåligt väder och erbjuder skydd mot skadedjur, vind och kraftigt regn. Den måste matas av en vattentank genom en slang. Den föreslagna designen är en prototyp som passar tre växter, men den kan expandera till fler vaser.

Tre tillverkningstekniker användes i den: laserskärning, CNC -fräsning och 3D -utskrift. För automationsdelen användes Arduino som styrenhet. En Bluetooth -modul användes för kommunikation och en Android -applikation skapades genom MIT App Inventor.

Vi gick alla med ett betyg nära 9.0 och är mycket nöjda med arbetet. Något som är väldigt roligt är att alla tänker på att plantera ogräs på den här enheten, jag vet inte varför.

Steg 1: Konceptuell design och komponentmodellering

Innan de monterades konstruerades och modellerades alla komponenter i CAD med SolidWorks för att säkerställa att allt passade perfekt. Målet var också att passa hela projektet inuti bagagerummet på en bil. Därför definierades dess dimensioner som 500 mm vid max. Tillverkningen av dessa komponenter använde laserskärning, CNC -fräsning och 3D -utskriftsteknik. Vissa delar i trä och rör skars i såg.

Steg 2: Laserskärning

Laserskärningen gjordes på en 1 mm tjock galvaniserad AISI 1020 stålplåt, 600 mm x 600 mm och viks sedan till 100 mm flikar. Basen har funktionen att inrymma fartygen och den hydrauliska delen. Deras hål används för att passera stödrören, sensor- och magnetkablarna och för att montera dörrens gångjärn. Laserskärning var också en L-formad platta som tjänar till att passa rören i taket.

Steg 3: CNC -fräsmaskin

Servomotorfästet tillverkades med en CNC -fräsmaskin. Två träbitar bearbetades, limmades sedan och belades med träspackel. En liten aluminiumplatta bearbetades också för att passa motorn i trästödet. En robust struktur valdes för att klara servomomentet. Det är därför träet är så tjockt.

Steg 4: 3D -utskrift

I ett försök att korrekt vattna växterna och för att få bättre kontroll över markfuktigheten konstruerades det en struktur för att leda vattnet från matningsröret på basen till sprutan. Genom att använda den placerades sprutan alltid mot jorden (med en 20º lutning nedåt) istället för växternas löv. Den trycktes på två delar på genomskinlig gul PLA och monterades sedan med muttrar och bultar.

Steg 5: Handsåg

Trätakstrukturen, dörrarna och PVC -rören skars manuellt i handsågen. Trätakstrukturen hackades, slipades, borrades och monterades sedan med träskruvar.

Taket är ett genomskinligt glasfiberark av eternit och klipptes med en specifik fiberskärgiljotin, borrade sedan och monterades i träet med skruvar.

Trädörrarna hackades, slipades, borrades, monterades med träskruvar, belagdes med trämassa och sedan placerades ett myggnät med häftapparat för att förhindra skador på växterna av kraftigt regn eller insekter.

PVC -rören skärdes helt enkelt i handsågen.

Steg 6: Hydrauliska och mekaniska komponenter och montering

Efter tillverkning av taket, basen, huvudet och dörrarna går vi vidare till monteringen av konstruktionsdelen.

Först monterar vi rörklämmorna på basen och plattan L med mutter och bult, efter det passar bara de fyra PVC -rören i klämmorna. Efter det måste du skruva taket till plåtarna L. Skruva sedan bara dörrarna och handtagen med muttrar och bultar. Slutligen måste du montera den hydrauliska delen.

Men var uppmärksam, vi bör oroa oss för att täta den hydrauliska delen så att det inte blir något vattenläckage. Alla anslutningar ska vara hermetiskt förseglade med trådtätningsmedel eller PVC -lim.

Flera mekaniska och hydrauliska komponenter köptes in. Nedan listas komponenterna:

- Bevattningsuppsättning

- 2x handtag

- 8x gångjärn

- 2x 1/2 PVC -knä

- 16x 1/2 ledningsklämmor

- 3x knä 90º 15mm

- 1 m slang

- 1x 1/2 blå svetsbar hylsa

- 1x 1/2 blått svetsbart knä

- 1x gängbar nippel

- 3x kärl

- 20x träskruv 3,5x40mm

- 40x 5/32 bult och mutter

- 1m myggnät

- PVC -rör 1/2"

Steg 7: Elektriska och elektroniska komponenter och montering

För montering av elektriska och elektroniska delar måste vi oroa oss för korrekt anslutning av ledningarna. Om en felaktig anslutning eller kortslutning inträffar kan man förlora dyra delar som tar tid att byta ut.

För att göra montering och åtkomst till Arduino enklare bör vi tillverka en sköld med ett universellt kort, så det är lättare att ta bort och ladda ner en ny kod på Arduino Uno, och också undvika att ha många ledningar utspridda.

För magnetventilen måste en platta med optoisolerat skydd göras för reläet, för att undvika risken för att bränna Arduino -ingångar/utgångar och andra komponenter. Var försiktig när du aktiverar magnetventilen: den ska inte slås på när inget vattentryck föreligger (annars kan det brinna).

Tre fuktighetssensorer är viktiga, men du kan lägga till fler för signalredundans.

Flera elektriska och elektroniska komponenter köptes in. Nedan listas komponenterna:

- 1x Arduino Uno

- 6x jordfuktighetssensorer

- 1x 1/2 magnetventil 127V

- 1x servomotor 15kg.cm

- 1x 5v 3A källa

- 1x 5v 1A källa

- 1x Bluetooth-modul HC-06

- 1x Realtidsklocka RTC DS1307

- 1x relä 5v 127v

- 1x 4n25 lutande optokopplare

-1x tyristor bc547

- 1x diod n4007

- 1x motstånd 470 ohm

- 1x motstånd 10k ohm

- 2x universalplatta

- 1x eluttag med 3 uttag

- 2x hanuttag

- 1x kontakt p4

- 10m 2 -vägs kabel

- 2 m internetkabel

Steg 8: C Programmering med Arduino

Arduino -programmering är i grunden att utföra markfuktkontroll av "n" -vaser. För detta måste den uppfylla kraven på magnetventilens manövrering, liksom servomotorns positionering och avläsning av processvariablerna.

Du kan ändra mängden kärl

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Du kan ändra den tid ventilen kommer att vara öppen

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

Du kan ändra väntetiden för att jorden ska fukta.

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

Du kan ändra fördröjningen för tjänaren.

#define TEMPO_S 30 // Delay to servo.

För varje jordfuktighetssensor finns det ett annat spänningsintervall för torr jord och helt fuktig jord, så du bör testa detta värde här.

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

Steg 9: Mobilapp

Appen utvecklades på MIT App Inventor -webbplatsen för att utföra projektövervakning och konfigurationsfunktioner. Efter anslutningen mellan mobiltelefonen och styrenheten visar applikationen i realtid luftfuktigheten (0 till 100%) i var och en av de tre vaserna och operationen som utförs för tillfället: antingen i vänteläge, flytta servomotorn till rätt position eller vattna en av vaserna. Konfigurationen av växttypen i varje vas görs också i appen, och konfigurationerna är nu klara för nio växtarter (sallad, mynta, basilika, gräslök, rosmarin, broccoli, spenat, vattenkrasse, jordgubbe). Alternativt kan du manuellt ange vattningsinställningar för växter som inte finns i listan. Växterna på listan valdes eftersom de är lätta att odla i små krukor som de på vår prototyp.

För att ladda ner appen måste du först ladda ner MIT App Inventor -appen på din mobiltelefon, slå på wifi. Sedan på din dator bör du logga in på MIT -webbplatsen https://ai2.appinventor.mit.edu/ för att logga in, importera SmartHorta2.aia -projektet och anslut sedan din mobiltelefon via QR -kod.

För att ansluta arduino till smarttelefonen måste du slå på bluetooth på din telefon, slå på arduino och sedan para ihop enheten. Det är det, du är redan ansluten till SmartHorta!