Akıllı Bahçe "SmartHorta": 9 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Merhaba arkadaşlar, Bu talimat, otomatik bitki sulama sağlayan ve bir mobil uygulama ile kontrol edilebilen akıllı bir sebze bahçesinin üniversite projesini sunacaktır. Bu projenin amacı, evde ekim yapmak isteyen ancak bakım ve sulamaya vakti olmayan müşterilere her gün uygun zamanlarda hizmet vermektir. Horta, Portekizce'de sebze bahçesi anlamına geldiği için "SmartHorta" diyoruz.

Bu projenin geliştirilmesi Parana Federal Teknoloji Üniversitesi'nde (UTFPR) Entegrasyon Projesi disiplininde onaylanmak üzere gerçekleştirilmiştir. Amaç, Mekatronik'in Mekanik, Elektronik ve Kontrol Mühendisliği gibi çeşitli alanlarını birleştirmekti.

UTFPR Sérgio Stebel ve Gilson Sato'daki profesörlere kişisel teşekkürlerimi sunarım. Ve ayrıca bu projenin inşasına yardım eden dört sınıf arkadaşıma (Augusto, Felipe, Mikael ve Rebeca) de.

Ürün kötü hava koşullarına karşı koruma sağlar, zararlılara, rüzgara ve şiddetli yağmura karşı koruma sağlar. Bir hortum aracılığıyla bir su deposu ile beslenmesi gerekir. Önerilen tasarım, üç bitkiye uyacak bir prototiptir, ancak daha fazla vazoya genişleyebilir.

İçinde üç üretim teknolojisi kullanıldı: lazer kesim, CNC frezeleme ve 3D baskı. Otomasyon kısmında ise kontrolör olarak Arduino kullanılmıştır. İletişim için bluetooth modülü kullanılmış ve MIT App Inventor üzerinden Android uygulaması oluşturulmuştur.

Hepimiz 9.0'a yakın bir notla geçtik ve işten çok memnunuz. Çok komik olan bir şey de herkesin bu cihaza ot ekmeyi düşünmesi, neden bilmiyorum.

Adım 1: Kavramsal Tasarım ve Bileşen Modelleme

Montajdan önce, her şeyin mükemmel bir şekilde yerine oturduğundan emin olmak için tüm bileşenler SolidWorks kullanılarak CAD'de tasarlanmış ve modellenmiştir. Amaç ayrıca tüm projeyi bir arabanın bagajına sığdırmaktı. Bu nedenle boyutları maks. 500mm olarak tanımlanmıştır. Bu bileşenlerin imalatında lazer kesim, CNC frezeleme ve 3D baskı teknolojileri kullanılmıştır. Ahşap ve borulardaki bazı parçalar testereyle kesildi.

Adım 2: Lazer Kesim

Lazer kesim, 1 mm kalınlığında galvanizli AISI 1020 çelik sac, 600 mm x 600 mm üzerinde yapıldı ve ardından 100 mm'lik tırnaklar halinde katlandı. Taban, kapları ve hidrolik kısmı barındırma işlevine sahiptir. Delikleri, destek boruları, sensör ve solenoid kablolarını geçirmek ve kapı menteşelerini takmak için kullanılır. Ayrıca lazer kesim, boruları çatıya yerleştirmeye yarayan L şeklinde bir plakaydı.

Adım 3: CNC Freze Makinesi

Servo motor montajı bir CNC freze makinesi kullanılarak üretilmiştir. İki parça ahşap işlendi, ardından yapıştırıldı ve ahşap macunla kaplandı. Motoru ahşap desteğe oturtmak için küçük bir alüminyum plaka da işlendi. Servo torka dayanacak sağlam bir yapı seçilmiştir. Bu yüzden ahşap çok kalın.

4. Adım: 3D Baskı

Bitkileri doğru bir şekilde sulamak ve toprak nemini daha iyi kontrol edebilmek için tabandaki besleme borusundan gelen suyu püskürtücüye yönlendirecek bir yapı tasarlanmıştır. Kullanılarak püskürtücü, bitkilerin yaprakları yerine her zaman toprağa (20º aşağı eğimle) bakacak şekilde konumlandırılmıştır. Yarı saydam sarı PLA üzerine iki parça üzerine basıldı ve daha sonra somun ve cıvatalarla birleştirildi.

Adım 5: El testeresi

Ahşap çatı yapısı, kapılar ve PVC borular el testeresinde manuel olarak kesildi. Ahşap çatı yapısı kırıldı, zımparalandı, delindi ve ardından ahşap vidalarla birleştirildi.

Çatı yarı saydam bir fiberglas eternit levhadır ve özel bir fiber kesme giyotin ile kesilmiş, daha sonra delinmiş ve vidalarla ahşaba yerleştirilmiştir.

Ahşap kapılar kırıldı, zımparalandı, delindi, ahşap vidalarla birleştirildi, ahşap kütle ile kaplandı ve ardından şiddetli yağmur veya böceklerin bitkilere zarar vermesini önlemek için zımbalı bir cibinlik yerleştirildi.

PVC borular basitçe el testeresinde kesildi.

Adım 6: Hidrolik ve Mekanik Bileşenler ve Montaj

Çatı, taban, başlık ve kapıları ürettikten sonra yapısal parçanın montajına geçiyoruz.

Önce boru kelepçelerini tabana ve L plakasına somun ve cıvata ile monte ediyoruz, ardından dört PVC boruyu kelepçelere oturtuyoruz. Sonra çatıyı L saclarına vidalamanız gerekir. Ardından kapıları ve kolları somun ve cıvatalarla vidalayın. Son olarak hidrolik parçayı monte etmelisiniz.

Ancak dikkat edin, su sızıntısı olmaması için hidrolik parçanın sızdırmazlığı ile ilgilenmeliyiz. Tüm bağlantılar, diş sızdırmazlık maddesi veya PVC yapıştırıcı ile hava geçirmez şekilde kapatılmalıdır.

Çeşitli mekanik ve hidrolik bileşenler satın alındı. Aşağıda listelenen bileşenler:

- Sulama Seti

- 2x tutamaç

- 8x menteşeler

- 2x 1/2 PVC diz

- 16x 1/2 boru kelepçeleri

- 3x diz 90º 15mm

- 1m hortum

- 1x 1/2 mavi kaynaklanabilir manşon

- 1x 1/2 mavi kaynaklanabilir diz

- 1 adet vidalı nipel

- 3x gemi

- 20x ahşap vida 3.5x40mm

- 40x 5/32 cıvata ve somun

- 1m sivrisinek perdesi

- pvc boru 1/2"

Adım 7: Elektrikli ve Elektronik Bileşenler ve Montaj

Elektrikli ve elektronik parçaların montajı için tellerin doğru bağlanmasından endişe etmeliyiz. Yanlış bir bağlantı veya kısa devre meydana gelirse, değiştirilmesi zaman alan pahalı parçalar kaybedilebilir.

Arduino'ya montajı ve erişimi kolaylaştırmak için evrensel bir kart ile bir kalkan üretmeliyiz, böylece Arduino Uno'da yeni bir kodu kaldırmak ve indirmek daha kolay olur ve ayrıca birçok kablonun dağılmasını önler.

Solenoid valf için, Arduino giriş/çıkışlarını ve diğer bileşenleri yakma tehlikesinden kendimizi kurtarmak için röle sürücüsü için optoizole korumalı bir plaka yapılmalıdır. Solenoid valfi çalıştırırken dikkatli olunmalıdır: Su basıncı olmadığında açılmamalıdır (aksi takdirde yanabilir).

Üç nem sensörü gereklidir, ancak sinyal fazlalığı için daha fazlasını ekleyebilirsiniz.

Çeşitli elektrikli ve elektronik bileşenler satın alındı. Aşağıda listelenen bileşenler:

- 1x Arduino Uno

- 6x toprak nemi sensörleri

- 1x 1/2 Selenoid Valf 127V

- 1x servo motor 15kg.cm

- 1x 5v 3A kaynak

- 1x 5v 1A kaynak

- 1x bluetooth modülü hc-06

- 1x Gerçek Zamanlı Saat RTC DS1307

- 1x röle 5v 127v

- 1x 4n25 devirme optokuplör

-1x tristör bc547

- 1x diyot n4007

- 1x direnç 470 ohm

- 1x direnç 10k ohm

- 2x evrensel plaka

- 3 soketli 1x güç şeridi

- 2x erkek soket

- 1x fiş p4

- 10m 2 yollu kablo

- 2m internet kablosu

Adım 8: Arduino ile C Programlama

Arduino programlama temel olarak “n” vazoların toprak nem kontrolünü yapmaktır. Bunun için solenoid valf çalıştırma gereksinimlerinin yanı sıra servo motor konumlandırma ve proses değişkenlerinin okunmasını karşılaması gerekir.

Gemilerin miktarını değiştirebilirsiniz

#define QUANTIDADE 3 // Plantas miktarları

Vananın açık olacağı zamanı değiştirebilirsiniz

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

Toprağın nemlenmesi için Bekleme Süresini değiştirebilirsiniz.

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

Hizmetçinin gecikmesini değiştirebilirsiniz.

#define TEMPO_S 30 // Servoyu geciktir.

Her toprak nem sensörü için kuru toprak ve tam nemli toprak için farklı bir voltaj aralığı vardır, bu yüzden bu değeri burada test etmelisiniz.

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

9. Adım: Mobil Uygulama

Uygulama, proje denetimi ve yapılandırma işlevlerini gerçekleştirmek için MIT App Inventor web sitesinde geliştirilmiştir. Cep telefonu ve kontrolör arasındaki bağlantıdan sonra, uygulama üç vazonun her birindeki nemi (%0 ila %100) ve o anda gerçekleştirilen işlemi gerçek zamanlı olarak gösterir: ya bekleme modunda, servo motoru vazolardan birinin doğru pozisyonu veya sulanması. Her bir vazodaki bitki türünün konfigürasyonu da uygulama üzerinden yapılıyor ve konfigürasyonlar artık dokuz bitki türü için (marul, nane, fesleğen, frenk soğanı, biberiye, brokoli, ıspanak, su teresi, çilek) hazır. Alternatif olarak, listede olmayan bitkiler için sulama ayarlarını manuel olarak girebilirsiniz. Listedeki bitkiler, prototipimizde olduğu gibi küçük saksılarda yetiştirilmeleri kolay olduğu için seçildi.

Uygulamayı indirmek için öncelikle MIT App Inventor uygulamasını cep telefonunuza indirmeniz, wifi özelliğini açmanız gerekmektedir. Daha sonra bilgisayarınızda https://ai2.appinventor.mit.edu/ MIT web sitesinde oturum açmanız, SmartHorta2.aia projesini içe aktarmanız ve ardından cep telefonunuzu QR kodu ile bağlamanız gerekir.

Arduino'yu akıllı telefona bağlamak için telefonunuzda bluetooth'u açmanız, arduino'yu açmanız ve ardından cihazı eşleştirmeniz gerekir. İşte bu, zaten SmartHorta'ya bağlısınız!