Smart Garden "SmartHorta": 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Hej fyre, Denne instruktive vil præsentere college -projektet om en intelligent køkkenhave, der giver automatisk plantevanding og kan styres af en mobilapp. Målet med dette projekt er at betjene kunder, der ønsker at plante hjemme, men ikke har tid til pleje og vand på passende tidspunkter hver dag. Vi kalder "SmartHorta", fordi horta betyder køkkenhave på portugisisk.

Udviklingen af dette projekt blev udført for at blive godkendt inden for disciplinen Integration Project ved Federal Technological University of Parana (UTFPR). Målet var at kombinere de flere områder inden for Mekatronik såsom Mekanik, Elektronik og Kontrolteknik.

Min personlige tak til professorerne ved UTFPR Sérgio Stebel og Gilson Sato. Og også til mine fire klassekammerater (Augusto, Felipe, Mikael og Rebeca), der var med til at bygge dette projekt.

Produktet har beskyttelse mod dårligt vejr og tilbyder beskyttelse mod skadedyr, vind og kraftig regn. Det skal fodres med en vandtank gennem en slange. Det foreslåede design er en prototype, der passer til tre planter, men det kan udvides til flere vaser.

Tre fremstillingsteknologier blev brugt i det: laserskæring, CNC -fræsning og 3D -print. Til automatiseringsdelen blev Arduino brugt som controller. Et Bluetooth -modul blev brugt til kommunikation, og en Android -applikation blev oprettet gennem MIT App Inventor.

Vi bestod alle med en karakter tæt på 9,0 og er meget tilfredse med arbejdet. Noget der er meget sjovt er, at alle tænker på at plante ukrudt på denne enhed, jeg ved ikke hvorfor.

Trin 1: Konceptuelt design og komponentmodellering

Inden montering blev alle komponenter designet og modelleret i CAD ved hjælp af SolidWorks for at sikre, at alt passede perfekt. Målet var også at passe hele projektet inde i bagagerummet på en bil. Derfor blev dens dimensioner defineret som 500 mm ved maks. Fremstillingen af disse komponenter brugte laserskæring, CNC -fræsning og 3D -printteknologier. Nogle dele i træ og rør blev skåret i sav.

Trin 2: Laserskæring

Laserskåret blev lavet på en 1 mm tyk galvaniseret AISI 1020 stålplade, 600 mm x 600 mm og derefter foldet i 100 mm faner. Basen har funktionen til at rumme skibene og den hydrauliske del. Deres huller bruges til at passere støtterørene, sensor- og magnetkablerne og til at montere dørens hængsler. Laserskåret var også en L-formet plade, der tjener til at passe rørene ind i taget.

Trin 3: CNC fræsemaskine

Servomotorophænget blev fremstillet ved hjælp af en CNC -fræsemaskine. To stykker træ blev bearbejdet, derefter limet og belagt med træspartel. En lille aluminiumsplade blev også bearbejdet til at passe motoren i træunderlaget. En robust struktur blev valgt til at modstå servomomentet. Derfor er træet så tykt.

Trin 4: 3D -udskrivning

I et forsøg på korrekt at vande planterne og for at have en bedre kontrol med jordens fugtighed blev det designet til en struktur til at lede vandet fra tilførselsrøret på basen til sprøjten. Ved at bruge den var sprøjten placeret altid mod jorden (med en 20º hældning nedad) i stedet for planternes blade. Den blev trykt på to dele på gennemskinnelig gul PLA og derefter samlet med møtrikker og bolte.

Trin 5: Håndsav

Tagkonstruktionen af træ, døre og PVC -rør blev skåret manuelt i håndsaven. Træetagen blev hacket, slebet, boret og derefter samlet med træskruer.

Taget er et gennemskinneligt glasfiberark af eternit og blev skåret med en specifik fiberskærende guillotine, derefter boret og monteret i træet med skruer.

Trædørene blev hacket, slebet, boret, samlet med træskruer, belagt med træmasse, og derefter blev der anbragt et myggenet med hæftemaskine for at forhindre skader på planterne ved kraftig regn eller insekter.

PVC -rørene blev simpelthen skåret i håndsaven.

Trin 6: Hydrauliske og mekaniske komponenter og samling

Efter fremstilling af taget, basen, hovedet og dørene går vi videre til samlingen af konstruktionsdelen.

Først monterer vi ledningsklemmerne på bunden og pladen L med møtrik og bolt, derefter monteres bare de fire PVC -rør i klemmerne. Efter skal du skrue taget til pladerne L. Skru derefter bare dørene og håndtagene med møtrikker og bolte. Til sidst skal du samle den hydrauliske del.

Men vær opmærksom, vi bør være bekymrede for at forsegle den hydrauliske del, så der ikke er vandlækage. Alle forbindelser skal lukkes hermetisk med gevindforsegling eller PVC -lim.

Flere mekaniske og hydrauliske komponenter blev indkøbt. Nedenfor er vist komponenterne:

- Vandingssæt

- 2x håndtag

- 8x hængsler

- 2x 1/2 PVC knæ

- 16x 1/2 ledningsklemmer

- 3x knæ 90º 15mm

- 1 m slange

- 1x 1/2 blå svejsbart ærme

- 1x 1/2 blåt svejsbart knæ

- 1x trådbar brystvorte

- 3x skibe

- 20x træskrue 3,5x40mm

- 40x 5/32 bolt og møtrik

- 1 m myggeskærm

- PVC rør 1/2"

Trin 7: Elektriske og elektroniske komponenter og samling

Ved samling af elektriske og elektroniske dele skal vi bekymre os om den korrekte tilslutning af ledningerne. Hvis der opstår en forkert forbindelse eller kortslutning, kan man miste dyre dele, der tager tid at udskifte.

For at gøre montering og adgang til Arduino lettere skal vi fremstille et skjold med et universelt bord, så det er lettere at fjerne og downloade en ny kode på Arduino Uno, og også undgå at have mange ledninger spredt.

Til magnetventilen skal der laves en plade med optoisoleret beskyttelse til relædrevet, for at spare os for faren ved at brænde Arduino -indgange/-udgange og andre komponenter. Der skal udvises forsigtighed ved aktivering af magnetventilen: den må ikke tændes, når der ikke er vandtryk (ellers kan den brænde).

Tre fugtighedsfølere er afgørende, men du kan tilføje flere til signalredundans.

Flere elektriske og elektroniske komponenter blev indkøbt. Nedenfor er vist komponenterne:

- 1x Arduino Uno

- 6x jordfugtighedsfølere

- 1x 1/2 magnetventil 127V

- 1x servomotor 15 kg.cm

- 1x 5v 3A kilde

- 1x 5v 1A kilde

- 1x bluetooth-modul hc-06

- 1x Real Time Clock RTC DS1307

- 1x relæ 5v 127v

- 1x 4n25 vippende optokobler

-1x tyristor bc547

- 1x diode n4007

- 1x modstand 470 ohm

- 1x modstand 10k ohm

- 2x universalplade

- 1x strømstik med 3 stikkontakter

- 2x hanstik

- 1x stik p4

- 10m 2 -vejs kabel

- 2m internetkabel

Trin 8: C Programmering med Arduino

Arduino programmering er dybest set at udføre jordfugtighedsregulering af "n" vaser. Til dette skal den opfylde kravene til magnetventilaktivering samt servomotorpositionering og aflæsning af procesvariabler.

Du kan ændre mængden af fartøjer

#define QUANTIDADE 3 // Quantidade de plantas

Du kan ændre det tidspunkt, ventilen vil være åben

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

Du kan ændre ventetiden på, at jorden fugtes.

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

Du kan ændre tjenerens forsinkelse.

#define TEMPO_S 30 // Forsinkelse af servo.

For hver jordfugtighedsføler er der et andet spændingsområde for tør jord og fuldt fugtig jord, så du bør teste denne værdi her.

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

Trin 9: Mobilapp

App'en blev udviklet på MIT App Inventor -webstedet til at udføre projektovervågning og konfigurationsfunktioner. Efter forbindelsen mellem mobiltelefonen og controlleren viser applikationen i realtid luftfugtigheden (0 til 100%) i hver af de tre vaser og den operation, der udføres i øjeblikket: enten i standbytilstand, flytning af servomotoren til den korrekte position eller vanding af en af vaserne. Konfigurationen af plantetypen i hver vase foretages også i appen, og konfigurationerne er nu klar til ni plantearter (salat, mynte, basilikum, purløg, rosmarin, broccoli, spinat, brøndkarse, jordbær). Alternativt kan du manuelt indtaste vandingsindstillinger for planter, der ikke er på listen. Planterne på listen blev valgt, fordi de er lette at dyrke i små potter som dem på vores prototype.

For at downloade appen skal du først downloade MIT App Inventor -appen på din mobiltelefon, tænde wifi. Derefter skal du på din computer logge ind på MIT -webstedet https://ai2.appinventor.mit.edu/ for at logge ind, importere SmartHorta2.aia -projektet og derefter tilslutte din mobiltelefon via QR -kode.

For at slutte arduino til smartphonen skal du tænde for bluetooth på din telefon, tænde for arduino og derefter parre enheden. Det er det, du er allerede forbundet til SmartHorta!