Подробности
Просмотров: 1713

Технический проект - Изобретение

Модель «Щедрый подоконник»

Поэтапное создание устройства позволяющего выращивать большинство известных растительных культур в домашних условиях.

Авторы:

Майер Ксения Александровна, гр. ТМ – 81

Бычков Дмитрий Николаевич, гр. ТМ – 91

Алексеев Вячеслав Владимирович, гр. Э – 01

Черняев Сергей, гр. ПО – 01

Научные руководители:

Войсковая Елена Юрьевна, преподаватель

Галеева Зинфира Садольевна, преподаватель

Аннотация


В ходе работы над техническим проектом достигнута поставленная цель - разработка и изготовление модели для выращивания зелени, овощных и ягодных культур в домашних условиях круглый год с автоматическим климат-контролем.

Реализованы задачи:

  • изучена литература по теме проекта;
  • разработана конструкторская документация на изготовление модели;
  • подобрано и рассчитано специальное оборудование;
  • спроектирован и выполнен монтаж блока управления;
  • разработано программное обеспечение на базе платформы Arduino Uno R3;
  • выполнена сборка модели «Щедрый подоконник»;
  • выращены образцы растений.

В ходе работы над проектом были выдвинуты идеи о том, что разработанная модель должна:

  • быть малогабаритна и многофункциональна;
  • обеспечивать автоматическую подачу воды;
  • иметь возможность использоваться как при естественном, так при искусственном освещении;
  • вписываться в интерьер помещения.

Введение


Овощи, свежая зелень - продукты стратегические и диетические, занимают важную нишу в рационе питания людей. Они поднимают иммунитет и улучшают обменные процессы. Выращенные в правильных условиях экологически чистые овощи насыщают организм человека питательными веществами, микро- и макроэлементами.

Овощи на подоконнике в доме или квартире - удачная замена декоративным цветам, времени на уход тратится столько же, а польза гораздо ощутимее. Более того, сейчас в моде эко-стиль в дизайне интерьеров, следовательно, овощи станут ярким акцентом в флористическом декоре дома.

В последние несколько лет в России получили распространение так называемые портативные огороды – специальные горшки, которые действуют по принципу гидро- или аэропоники и предназначаются для выращивания зелени и мелких овощей в домашних условиях.

1) Аэрогарден – грядка на основе аэропоники. Питание растений и освещение мини-грядки осуществляется специальным ультравитаминным туманом, параметры которого задаются микропроцессором. Аэрогарден считается полностью автоматической системой.

 

Рисунок 1 – Аэрогарден

 

2) Аквафарм – устройство на основе гидропоники. В качестве удобрений здесь используются природные отходы маленькой рыбки, которая помогает растениям, а те, в свою очередь корневой системой очищают воду в аквариуме.

Рисунок 2 – Аквафарм

 

3) Click and Grow – электронный горшок, который контролирует все параметры роста растений. С помощью сенсоров он собирает информацию о состоянии почвы, влажности воздуха и количестве удобрений. Горшок сам поливает, сам освещает и сам удобряет почву. Растения высаживают в специальные картриджи. После того, как урожай собран или закончилось цветение декоративных растений, картридж просто меняется на другой.

Рисунок 3 – Click & Grow

4) PlantMe - грядка на основе гидропоники. Специально разработанный раствор с идеальным соотношением микроэлементов, азота и аминокислот позволяет совершенно забыть о подкормках и удобрениях.

Рисунок 4 – PlantMe

5) PowerPlant - устройство на основе специальной губки, в которую помещаются корни. Чтобы дождаться первого урожая необходимо лишь залить воду в специальное углубление и включить устройство в розетку.

Рисунок 5 – PowerPlant

6) Устройство «Бриз» работает по принципу аэропоник. Растение закрепляется в устройстве, корни его висят в воздухе, изолированные от стеблей и листьев, и орошаются питательным раствором через необходимые промежутки времени. «Бриз» может работать как от сети, так и от зарядного устройства.

Рисунок 6 – Устройство «Бриз»

7) Pod – устройство, которое не требует пристального внимания к растениям. В качестве «подкормки» используется вода с растворёнными в ней питательными веществами. Раствор заливается в общую ёмкость и нажатием кнопки распыляется в виде тумана в стеклянные горшочки. Горшочек не имеет дна. Семена засыпаются в небольшое ситечко.

Рисунок 7 – Pod

Все вышеперечисленные устройства изготавливаются в производственных условиях, требуют специальное оборудование и материалы, имеют низкую производительность.

Существует и более удобное устройство, которое позволяет выращивать овощные культуры в домашних условиях, с более высокой производительностью и не требующее специального оборудования и материалов, а значит может быть изготовлено самостоятельно из подручных материалов - гроубокс.

Гроубокс (от английского grow box – коробка для выращивания) – закрытое пространство, специально оборудованное для выращивания растений, позволяющее регулировать микроклимат и поддерживать благоприятные условия для выращивания внутри, используя специальное оборудование.

Гроубокс соответствует следующим требованиям:

  • он компактен и удобен в использовании;
  • позволяет выращивать различные растения;
  • управляет освещением в зависимости от внешних условий;
  • контролирует температуру и влажность;
  • подаёт воду для полива растений;
  • обеспечивает принудительную и естественную вентиляцию.

По размеру гроубоксы делятся на 3 основных вида:

  • небольшие – до 1м2 площади. В таких боксах можно выращивать маленькие растения или использовать для проращивания растений;
  • средние – от 1 до 1,5м2. Такие ящики подойдут, как для овощных, так и плодово-ягодных культур, лекарственных растений или небольших по размеру кустарников;
  • большие – от 1 до 3м2. Возможно выращивание кустарников, экзотических растений и даже маленьких деревьев.

Главный секрет успеха гроубокс-технологии заключен в максимальной эргономичности, в лёгкости использования, очень высокой производительности при её применении, и, конечно, в простоте решений.

Цель технического проекта – создание гроубокса с автоматическим климат-контролем для выращивания растений на подоконнике.

Проектируемая модель должна выполнять следующие функции:

  • выращивать различные растения круглый год в домашних условиях;
  • осуществлять автоматический контроль за температурой, влажностью и освещенностью.

Задачи проекта:

  1. Разработать конструкцию удобную для использования;
  2. Выбрать и рассчитать специальное оборудование;
  3. Спроектировать и выполнить монтаж блока управления;
  4. Разработать программное обеспечение;
  5. Собрать модель «Щедрый подоконник».

1. Описание модели «Щедрый подоконник»


Модель «Щедрый подоконник» с автоматическим климат-контролем предназначена для выращивания зелени, овощных и ягодных культур небольшого размера в домашних условиях круглый год и состоит из корпуса со съёмной крышкой, блока управления и резервуара для хранения воды. Все элементы модели изготовлены из прозрачного оргстекла толщиной 0,5 см.

Рисунок 8 – Модель «Щедрый подоконник»

Дополнительно предусмотрен съёмный утеплитель–отражатель, который может устанавливаться как внутри, так и снаружи основного корпуса.

Основной корпус имеет форму параллелепипеда размером 600х300х300 мм. На задней поверхности корпуса выполнены отверстия для обеспечения естественной вентиляции и установлены 2-светодиодные ленты RGB для искусственного освещения. На боковой стенке расположены кулер для принудительной вентиляции, датчики температуры, влажности и освещённости. Питание на датчики, светодиодные ленты и кулер осуществляется от блока управления через разъём, расположенный на боковой поверхности лотка. Внутри корпуса по периметру передней поверхности закреплена трубка для осуществления капельного полива растений. Подача воды в систему орошения осуществляется с помощью погружного насоса, который располагается внутри резервуара с водой.

Рисунок 9 – Блок управления и резервуар для воды

Блок управления и резервуар для воды представляет из себя параллелепипед с выдвижными крышками размером 100 х 300 х 100мм. Блок управления отделен от резервуара изолированной двойной перегородкой. На передней панели блока управления установлен дисплей с цифровой индикацией и клавиатурой. На дисплее отражается текущее время и информация о температуре и влажности внутри бокса. Клавиатура служит для ввода параметров в зависимости от выращиваемого растения. Управление автоматическим климат-контролем реализовано с использованием платформы Arduino Uno и дополнительных элементов, которые располагаются внутри блока управления. Питание осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В через блок питания +12В. Блок управления и датчики соединяются между собой посредством разъёмов. Монтаж выполнен с помощью кабеля MM Dupont 40 разноцветных жил.

2. Экономический анализ

При разработке модели «Щедрый подоконник» был использован универсальный обучающий комплекс для проектов на основе контроллера Arduino «Датчики и сенсоры».

№

Наименование

комплектующих

Единицы

измерения

Стоимость, руб

Кол-во, шт

Общая стоимость, руб

1

Платформа Arduino Uno R3

шт.

673

1

673

2

Датчик влажности и температуры DHT11

шт

250

1

250

3

Дисплей LCD 1602 с клавиатурой. Шилд для Arduino Uno R3

шт

450

1

450

4

Батарейка Maxell CR2032

шт.

30

1

30

5

Модуль питания Breadboard Power Supply MB102

шт

150

1

150

6

Модуль фоторезистора

шт

250

1

250

7

Модуль реле

шт.

250

2

500

8

Погружной мини насос

шт

300

1

300

9

Светодиодная лента RGB

м

200

0,65

130

10

BBJ-65-BL Комплект цветных монтажных перемычек MM для макетных плат без пайки

шт

270

1

270

ИТОГО:

3007 руб.

Таблица 1 - Затраты на комплектующие и вспомогательные материалы

 

№

Наименование

материала

Единица

измерения

Стоимость, руб

Всего единиц

Общая стоимость, руб

1

Оргстекло

лист

5000

0,5

2500

2

Утеплитель Пенофол

м

30

1,2

36

ИТОГО:

2536 руб.

Таблица 2 - Затраты на основные материалы

Стоимость модели «Щедрый подоконник» составила 5543 рубля. В дальнейшем стоимость модели может быть снижена за счет использования одного блока управления для контроля за работой нескольких гроубоксов.

 

 

3. Технологический процесс изготовления модели «Щедрый подоконник»


Технологический процесс изготовления модели состоит из пяти этапов:

  • проектирование и изготовление корпуса и блока управления;
  • выбор и монтаж системы дополнительного освещения;
  • выбор и установка датчиков, системы вентиляциии орошения;
  • разработка и монтаж системы управления;
  • разработка программного обеспечения для реализации автоматического климат-контроля.

3.1. Проектирование и изготовление корпуса и блока управления

 

 

Проектирование модели «Щедрый подоконник» выполнялось с учётом места расположения, удобства перемещения, эстетичности и простоты в изготовлении.

На основе предъявляемых требований была выбрана форма гроубокса, блока управления и ёмкости для воды виде параллелепипеда с учетом размеров стандартного подоконника, т.к. его используют для выращивания растений в домашних условиях 98% населения.

В качестве материала было предложено использовать оргстекло толщиной 0,5cм, так как оно отлично пропускает свет, создаёт внутри бокса микроклимат, подходящий для выращивания овощей, выполняет функции теплоизоляции, хорошей обзорности, проникновения большого количества ультрафиолета и эстетического вида. Студентами специальности 15.02.08 «Технология машиностроения» с использованием программы «КОМПАС-3D» версия 16.1 был создан 3D макет модели и разработаны чертежи для изготовления отдельных сборочных единиц. Изготовление сборочных единиц было выполнено на фрезерно-гравировальном станке с ЧПУ по разработанным чертежам и написанной программе.

Блок управления и ёмкость для воды снабжены выдвижными крышками и разделены двойной перегородкой.

1 – Гроубокс; 2 – Резервуар для воды; 3 – Блок управленияРисунок 10 – 3D-макет модели «Щедрый подоконник»

 

В качестве отражающий поверхности было предложено использовать съёмный фольгированный утеплитель пенофол, так как он имеет хороший коэффициент теплопроводности, благодаря ячейкам с воздухом в пенополиэтилене соответствует всем гигиеническим стандартам. Фольга отражает более 90 % тепловой энергии, и лишь около 5% пропускает, поверхность материала всегда остается холодной.Он имеет длительный срок эксплуатации прост и удобен в монтаже.


3.2 Выбор и монтаж системы дополнительного освещения


Выбор источника дополнительного освещения осуществлялся с учётом того, что каждый цвет спектра имеет своё значение в жизни растений:

  • красный способствует росту и важен для фотосинтеза;
  • синий нужен для биосинтеза и формирования крепких растений;
  • зелёный повышает продуктивность и обладает высокой проникающей способностью, благодаря чему свет достигает листьев даже в загущённых посевах.

Наилучшим решением для освещения рассады в домашних условиях является комбинация из светодиодов красного и синего спектральных диапазонов.
Для освещения в разрабатываемой модели «Щедрый подоконник» используется светодиодная лента RGB в которой используются светодиоды LED-R-SMD3528 (красный), LED-G-SMD3528 (зеленый) и LED-B-SMD3528 (синий), припаянные по три штуки рядом повторяющимися триадами по всей длине ленты: три светодиода соединены последовательно, а модули, состоящие из этих трех диодов, соединяются параллельно. Все это содержится в одной ленте.

Изменение цвета свечения ленты достигается групповым изменением интенсивности свечения светодиодов каждого цвета. Светодиоды серии SMD3528 имеют размер 3,5×2,8мм2 и излучают световой поток от 0,6 до 2,2 люменов, в зависимости от цвета свечения.
В модели «Щедрый подоконник»светодиодная лента RGB крепится внутри гроубокса на задней поверхности в два ряда с помощью клейкой полосы, находящейся на противоположной стороне от светодиодов. Управления включением светодиодов осуществляется в зависимости от срабатывания фоторезистора и заданных параметров освещённости необходимой для роста растений. Все параметры вносятся в память контроллера, который располагается в блоке управления.

Рисунок 11 – Светодиодная лента RGB

 

3.3 Выбор и установка датчиков, системы вентиляции и орошения

Свежий воздух - необходимый элемент в выращивании растений, который важен, как свет, вода, тепло и удобрения. Циркуляция воздуха способна предотвратить появление плесени и паразитов. Полезно обдувать растения вентиляторами с раннего возраста, это укрепляет стволы, делает растения более крепкими и здоровыми

Растение способно поглотить весь углекислый газ,скопившийся вокруг всего за несколько минут.

В случае недостаточного воздухообмена, вокруг растения образуется зона мёртвого воздуха. Поэтому необходимо постоянно перемещать воздух.

В разрабатываемой модели используется естественная и искусственная вентиляция.

Выбор системы вентиляции осуществлялся с учетом требований, выработанных компанией Dzagigrow:

  • если объём гроубокса < 2м3, то весь объём воздуха в ней должен обновляться 2 раза в минуту;
  • если объём > 2м3, то воздух можно обновлять 1 раз в 6 минут.

0,054м3< 2м3,следовательно весь объём воздуха должен обновляться дважды в минуту, т.е. воздушный поток вентилятора> 0,52м3/мин.

В технических характеристиках вентилятора указывается воздушный поток в кубических футах в минуту, т.е. CFM.

1CFM= 28,3 литра/мин = 0,0283 м3/мин.

Для такого воздухообмена подойдёт компьютерный кулер, который устанавливается в верхнюю часть боковой стенки для равномерной циркуляции и выдува тёплого воздуха.

Включение кулера осуществляется от блока управления. Режим работы задается программным способом.

Рисунок 12 – Система вентиляции, орошения и фотодатчик

 

3.3.2 Выбор и установка датчиков температуры, влажности и освещённости

 

Рисунок 13 – Плата модуля КY015


Выбор датчиков температуры, влажности и освещённости осуществлялся с учётом элементной базы универсального обучающего комплекса для проектов на основе контроллера Arduino: «Датчики и сенсоры».
Контроль температуры и влажности реализуется с использованием платы Temperaturean dhumi ditysenso rmoduleКY015, которая содержит: датчик температуры и относительной влажности DHT11 в синем корпусе, светодиод индикации питания и вилку соединителя. Внутри DHT11 небольшая плата с компонентами: ёмкостным датчиком влажности, терморезистором, имеющим отрицательную характеристику и микро-контроллером.

Основные параметры

Значение

Питание

напряжение

3…5,5 В

Ток в режимах

измерение

0,5…2,5 мА

ожидание

150 мкА

Частота опроса не чаще одного раза в

1 с

Предельная длина экранированной линии связи

20 м

Измерение влажности

Точность при температуре 25 ℃

4 %

Точность при температуре 50℃

5 %

Диапазон измерений при температуре 30℃

90 % RH

Диапазон измерений при температуре 25℃

20…90 % RH

Предельное время отклика

15 c

Измерение температуры

Точность

1…2 %

Диапазон

0…50 ℃

Предельное время отклика

30 c

Таблица 3 - Характеристики датчика DHT11

В качестве датчика освещённости в модели «Щедрый подоконник» используется Photoresistor module KY-018. Датчик освещённости позволяет электронному прибору определить уровень яркости света в контролируемой точке. Модуль дает возможность закрепить фоторезистор в конструкции прибора. Имеющийся соединитель позволяет быстро менять датчик при необходимости.

Рисунок 14 – Плата модуля КY018

Чем ярче освещен фоторезистор, тем ниже его сопротивление. Сопротивление фоторезистора при изменении освещённости меняется в широких пределах от единиц кОм и до сотен кОм или МОм. Контакты и схема модуля KY-018 позволяют использовать только фоторезистор или фоторезистор в составе делителя напряжения. Питание модуля подают на контакт +5 В. С увеличением освещённости на выходе модуля фоторезистора напряжение будет падать, при ярком свете напряжение выхода будет около половины напряжения питания. Величина напряжения на выходе зависит от типа фоторезистора. В темноте напряжение выхода будет близко к напряжению контакта +5 В. Датчик освещённости, температуры и относительной влажности крепится внутри гроубокса на боковой поверхности и подключается к микроконтроллеру через блок реального времени.


3.3.3 Выбор и установка системы орошения

Система орошения в модели «Щедрый подоконник» является капельной. Для этого используется полихлорвиниловая трубка с отверстиями, которая крепится внутри гроубокса по всей длине передней стенки.

Рисунок 15 – Система орошения

Подача воды из резервуара осуществляется с помощью погружного насоса. Управление работой насоса реализовано через транзисторный ключ, это позволяет увеличить мощность подаваемого сигнала с микроконтроллера.
Транзисторный ключ установлен на радиаторе, который служит для отвода тепла и крепления транзисторного ключа.

1 – Радиатор; 2 – Транзисторный ключРисунок 16 – Плата подключения насоса

 

В систему управления входит:

  • модуль индикации и управления (1);
  • модуль питания (2);
  • модуль часов реального времени (3);
  • модуль реле (4).

Рисунок 17 – Система управления модели «Щедрый подоконник»

 

3.4.1. Модуль индикации и управления


Модуль индикации и управления в системе управления модели «Щедрый подоконник» выполнен на основе дисплея LCD 1602 с клавиатурой, который входит в комплект для проектов на основе контроллера Arduino «Датчики и сенсоры», монтируется на передней панели блока управления и служит для отображения информации о текущей температуре и влажности внутри гроубокса.

Рисунок 18 – Дисплей LCD 1602 с клавиатурой

Дисплей LCD 1602 с клавиатурой сочетает в одном модуле жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), принимающий отображаемую информацию по шине 4 бит, небольшой клавиатуры и контактов для подключения питания датчиков.

ЖКИ дисплей имеет регулировку подсветки. Предусмотрены отверстия для установки на переднюю панель прибора. При подаче питания светится светодиод PWR. На экране дисплея информация отображается в 2 строки с 16 символами в строке. Предельная частота обновления экрана 5Гц, питание напряжением 5В.

3.4.2 Модуль питания

Модуль питания служит для обеспечения постоянного питающего напряжения на систему вентиляции и орошения и выполнен с использованием модуля питания Breadboard Power Supply MB102, входящего в комплект «Датчики и сенсоры». Модуль представляет собой стабилизатор постоянного напряжения. Имеет два выхода, нажимной тумблер включения, защиту от перегрузки по току и перегрева. Формирует одновременно два выходных фиксированных напряжения на каждом выходе 5В и 3,3В. Для индикации включения на плате установлен светодиод, питающийся напряжением 5В. При отключении стабилизатора 5В стабилизатор 3,3В прекращает работу.

Рисунок 19 – Модуль питания Breadboard Power Supply MB102

 

3.4.3 Модуль часов реального времени

Для отражения текущего времени и регистрации данных освещённости, температуры и влажности в модели «Щедрый подоконник» применяется модуль часов реального времени, который состоит из модуля часов реального времени DS1307 и батарейки Maxell CR2032.

Рисунок 20 – Модуль DS1307

Рисунок 21 – Батарейка Maxell CR2032

Модуль часов реального времени DS1307 Tiny RTC I2C module 24C32 memory DS1307 clock выполнен на базе микросхемы DS1307ZN+. Наличие автономного питания от батареи, установленной в модуле, позволяет регистрировать изменение температуры и влажности, происходящее несколько раз в сутки. Модуль содержит память EEPROM объемом 32Кбайт, сохраняющую информацию при отключении всех видов питания. Для обеспечения бесперебойного питания на длительный срок в модуле предусмотрена установка батарейки типа Maxell CR2032, входящей в комплект «Датчики и сенсоры». Батарейка Maxell CR2032 – это литиевый (не перезаряжаемый) элемент питания.Срок хранения до 10 лет. рабочий диапазон температур - от -30 до 65 градусов, ёмкость 210мАч.

 

3.4.4 Модуль реле

Модуль реле в блоке управления модели «Щедрый подоконник» состоит из двух реле, входящих в комплект «Датчики и сенсоры», служит для управления работой двигателя насоса и системой освещения. Модуль реле располагается внутри блока управления. Подключаются к блоку питания и платформе Arduino Uno.

Рисунок 22 – Модуль реле


3.5 Разработка программного обеспечения автоматического климат контроля

Рисунок 23 - Внешний вид платформы Arduino Uno

Для реализации автоматического климат-контроля используется открытая платформа Arduino Uno R3, которая позволяет собирать всевозможные электронные устройства.

Открытая платформа Arduino Uno располагается в блоке управления и соединяется с модулем индикации посредством электрического разъёма типа «вилка - розетка».Платформа может работать как автономно, так и в связке с компьютером и выполнена на базе процессора ATmega328p с тактовой частотой 16 МГц, обладает памятью 32 кБ и имеет 20 контролируемых контактов ввода и вывода для взаимодействия с внешним миром. Платформа состоит из аппаратной и программной частей, которые гибки и просты в использовании. Arduino Uno может питаться как от USB подключения, так и от внешнего источника: батарейки или обычной электрической сети. Источник определяется автоматически. Платформа может работать при наличии напряжения от 6 до 20 В. Рекомендуемый диапазон: 7…12 В.

Платформа оснащена:

  • 32 кБ flash-памяти, 2 КБ из которых отведено под так называемый bootloader, позволяющая прошивать Arduino с обычного компьютера через USB. Является постоянной и не предназначена для изменения по ходу работы устройства, предназначена для хранения программы и сопутствующих статичных ресурсов;
  • 2 кБ SRAM-оперативная память платформы, очищается при обесточивании используется для хранения временных (переменных) данных программы;
  • 1 кБ EEPROM-аналог жёсткого диска для Arduino

На Arduino доступны следующие контакты для доступа к питанию: Vin используется для питания платформы. При подключении через USB будет равен 5 В. 5V – напряжение 5В вне зависимости от входного напряжения. На этом напряжении работает процессор. Максимальный допустимый ток, получаемый с этого контакта — 800 мА. 3.3V – напряжение 3,3В максимальный допустимый ток контакта — 50 мА. GND — земля. На платформе расположены 14 контактов (pins), которые могут быть использованы для цифрового ввода и вывода. Работают с напряжением 5 В и рассчитаны на ток до 40 мА.

Номер контактов

Назначение

0-й и 1-й Serial

Для приёма и передачи данных по USB

2-й и 3-й Внешнее прерывание

Вызов заданной функции при изменении входного сигнала

3-й, 5-й, 6-й, 9-й, 10-й и 11-й ШИМ: выводы

Выводить 8-битные аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала

13-й LED

Подключен встроенный в плату светодиод

Таблица 4 – Назначение pins контактов платформы Arduino Uno

Роль каждого контакта, зависит от написанной программы. Каждый контакт имеет встроенный, но отключённый по умолчанию резистор на 20 - 50 кОм.
Платформа Arduino имеет 6 контактов аналогового ввода, каждый из которых предоставляет разрешение в 1024 градации. На плате имеется входной контакт Reset, аналог кнопки Reset обычного компьютера. Его установка в логический ноль приводит к сбросу процессора. Arduino Uno обладает несколькими способами общения с другими Arduino, микроконтроллерами и обычными компьютерами.
Платформа позволяет установить последовательное (Serial UART TTL) соединение через контакты 0 (RX) и 1 (TX). Установленный на плат-форме чип ATmega16U2 транслирует это соединение через USB: на компьютере становится доступен виртуальный COM-порт.
Программная часть Arduino включает утилиту, которая позволяет обмениваться текстовыми сообщениями по этому каналу. Встроенные в плату светодиоды RX и TX светятся, когда идёт передача данных между чипом ATmega162U и USB компьютера. Отдельная библиотека позволяет организовать последовательное соединение с использованием любых других контактов, не ограничиваясь штатными 0-м и 1-м.
Arduino Uno обладает предохранителем, защищающим USB-порты в компьютере от перенапряжения и коротких замыканий и разрывает соеди-нение, если на USB-порт подаётся ток более 500 мА, и восстанавливает его после нормализации ситуации.
Для программирования используется упрощённая версия C++, известная так же как Wiring. Поддерживаются операционные системы Windows, MacOS X и Linux. Для программирования и общения с компьютером используется USB-кабель. Для автономной работы – блок питания на 7,5—12 В. При отладке программного обеспечения для задания параметров освещённости, влажности и температуры было выбрано известное культурное растение под названием редис.


Система автоматического климат-контроля выполняет следующие действия:

  • задания параметров температуры и влажности;
  • задания параметров освещённости;
  • включение (отключение)насоса для подачи воды, в зависимости от текущего параметра влажности;
  • включение (отключение) системы вентиляции, в зависимости от температуры в гроубоксе;
  • включение (отключение) светодиодов, в зависимости от показаний фоторезистора;
  • отражение текущей температуры и влажности на ЖКИ.


Программное обеспечение для системы автоматического климат-контроля разработано студентами специальности 09.02.03 «Программирование в компьютерных системах». Описание программы работы системы автоматического климат контроля приведено в приложении В.

Заключение

В ходе работы над техническим проектом «Щедрый подоконник» была изготовлена модель, позволяющая выращивать растения круглый год в домашних условиях.
Благодаря автоматической системе климат-контроля выращиваемые растения получают необходимое количества света, влаги и тепла в любое время года.


Модель «Щедрый подоконник» имеет следующие достоинства:
- эргономичность;
- автоматический контроль освещенности, тепла и влаги;
- простота в обращении;
- безопасность и энергосбережение;
- многофункциональность.

В дальнейшем планируется использование одного блока управления для контроля за работой нескольких гроубоксов.

Литература и источники

  1. Айзеберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. 3-е изд. перераб. и дoп. М; Знак. - 972 с: ил.
  2. Говоров П.П., Велит Н. А., Щиренко В.В., Пилипчук Р.В. Источник света для выращивания овощей в условиях закрытого грунта: учебное пособие для студентов специальности "Светотехника и источники света". Тернополь: Джура, 2014.
  3. Ракутько С.А., Судаченко В.Н., Маркова, А.Е. Оценка эффективности применения оптического излучения в светокультуре по величине энергоемко- сти/Плодоводство и ягодоводство в России. - 2016
  4. Электроника. Проекты с использованием контроллера Arduino (2 изд). Петин В.А.
  5. https://dzagigrow.ru/blog/kak-sobrat-grouboks-chast-3-ustanovka- ventilyatsii/
  6. http://elektrik24.net/osvetitelnye-pribory/lampy/fitolampy/svoimi- rukami-9.html
  7. http://elektrik24.net/os vetitelnye-pribory/lampy/fitolampy/ kak- vybrat-dlya-rassady.html
  8. http://rastok.net/index.php/liht-rassada
  9. https://youtu.be/llmmLqhZbK30.
  10. https://youtu.be/gjBWuGETMyA

 

 

Вы должны быть авторизованы для комментирования этой публикации