Taman Pintar "SmartHorta": 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Halo teman-teman, Instruksi ini akan mempresentasikan proyek perguruan tinggi dari kebun sayur cerdas yang menyediakan penyiraman tanaman otomatis dan dapat dikontrol oleh aplikasi seluler. Tujuan dari proyek ini adalah untuk melayani pelanggan yang ingin menanam di rumah, tetapi tidak memiliki waktu untuk merawat dan menyiram pada waktu yang tepat setiap hari. Kami menyebutnya "SmartHorta" karena horta berarti kebun sayur dalam bahasa Portugis.

Pengembangan proyek ini dilakukan untuk disetujui dalam disiplin Proyek Integrasi di Universitas Teknologi Federal Parana (UTFPR). Tujuannya adalah untuk menggabungkan beberapa bidang Mekatronika seperti Mekanika, Elektronika dan Teknik Kontrol.

Terima kasih pribadi saya kepada para profesor di UTFPR Sérgio Stebel dan Gilson Sato. Dan juga kepada keempat teman sekelas saya (Augusto, Felipe, Mikael dan Rebeca) yang telah membantu dalam pengerjaan proyek ini.

Produk ini memiliki perlindungan terhadap cuaca buruk, menawarkan perlindungan terhadap hama, angin, dan hujan lebat. Itu perlu diberi makan oleh tangki air melalui selang. Desain yang diusulkan adalah prototipe yang cocok untuk tiga tanaman, tetapi dapat diperluas ke lebih banyak vas.

Tiga teknologi manufaktur digunakan di dalamnya: pemotongan laser, penggilingan CNC dan pencetakan 3D. Untuk bagian otomatisasi digunakan Arduino sebagai pengontrol. Modul bluetooth digunakan untuk komunikasi dan aplikasi Android dibuat melalui MIT App Inventor.

Kami semua lulus dengan nilai mendekati 9,0 dan sangat senang dengan pekerjaannya. Sesuatu yang sangat lucu adalah semua orang berpikir untuk menanam gulma di perangkat ini, saya tidak tahu mengapa.

Langkah 1: Desain Konseptual dan Pemodelan Komponen

Sebelum dirakit, semua komponen dirancang dan dimodelkan dalam CAD menggunakan SolidWorks untuk memastikan semuanya terpasang dengan sempurna. Tujuannya juga untuk menyesuaikan seluruh proyek di dalam bagasi mobil. Oleh karena itu dimensinya didefinisikan sebagai 500mm pada maks. Pembuatan komponen ini menggunakan teknologi pemotongan laser, penggilingan CNC, dan pencetakan 3D. Beberapa bagian kayu dan pipa dipotong dengan gergaji.

Langkah 2: Pemotongan Laser

Potongan laser dibuat pada lembaran baja AISI 1020 galvanis setebal 1mm, 600mm x 600mm dan kemudian dilipat menjadi tab 100mm. Basis memiliki fungsi menampung kapal dan bagian hidrolik. Lubangnya digunakan untuk melewati pipa pendukung, sensor dan kabel solenoida, dan agar sesuai dengan engsel pintu. Juga laser cut adalah pelat berbentuk L yang berfungsi untuk memasang pipa ke atap.

Langkah 3: Mesin Penggilingan CNC

Dudukan servomotor diproduksi menggunakan mesin penggilingan CNC. Dua potong kayu dimesin, kemudian direkatkan dan dilapisi dempul kayu. Sebuah pelat aluminium kecil juga dikerjakan agar sesuai dengan motor di penyangga kayu. Struktur yang kokoh dipilih untuk menahan torsi servo. Itu sebabnya kayunya sangat tebal.

Langkah 4: Pencetakan 3D

Dalam upaya untuk menyirami tanaman dengan benar dan untuk memiliki kontrol yang lebih baik dari kelembaban tanah, dirancang sebuah struktur untuk mengarahkan air dari pipa suplai di dasar ke penyemprot. Dengan menggunakannya, posisi penyemprot selalu menghadap ke tanah (dengan kemiringan 20º ke bawah) bukan daun tanaman. Itu dicetak pada dua bagian pada PLA kuning transparan dan kemudian dirakit dengan mur dan baut.

Langkah 5: Gergaji tangan

Struktur atap kayu, pintu dan pipa PVC dipotong secara manual dengan gergaji tangan. Struktur atap kayu diretas, diampelas, dibor dan kemudian dirakit dengan sekrup kayu.

Atapnya adalah lembaran fiberglass tembus pandang dari eternit dan dipotong dengan guillotine pemotong serat tertentu, kemudian dibor dan dipasang ke kayu dengan sekrup.

Pintu kayu diretas, diampelas, dibor, dirakit dengan sekrup kayu, dilapisi dengan massa kayu, dan kemudian dipasang kelambu dengan stapler untuk mencegah kerusakan tanaman oleh hujan lebat atau serangga.

Pipa PVC hanya dipotong menjadi gergaji tangan.

Langkah 6: Komponen dan Perakitan Hidrolik dan Mekanik

Setelah membuat atap, alas, kepala dan pintu, kami melanjutkan ke perakitan bagian struktural.

Pertama kita pasang klem saluran pada alas dan pelat L dengan mur dan baut, setelah itu baru pasang keempat pipa PVC di klem. Setelah Anda harus mengencangkan atap ke lembaran L. Kemudian cukup kencangkan pintu dan pegangan dengan mur dan baut. Terakhir Anda harus merakit bagian hidrolik.

Tapi perhatikan, kita harus memperhatikan penyegelan bagian hidrolik agar tidak ada kebocoran air. Semua sambungan harus ditutup rapat dengan sealant benang atau lem PVC.

Beberapa komponen mekanik dan hidrolik dibeli. Di bawah ini adalah komponen-komponennya:

- Set Irigasi

- 2x pegangan

- 8x engsel

- lutut PVC 2x 1/2"

- klem saluran 16x 1/2"

- 3x lutut 90º 15mm

- selang 1m

- 1x 1/2 "lengan las biru"

- 1x 1/2 lutut biru yang bisa dilas

- 1x puting berulir

- 3x kapal

- 20x sekrup kayu 3.5x40mm

- baut dan mur 40x 5/32"

- kasa nyamuk 1m

- pipa pvc 1/2"

Langkah 7: Komponen dan Perakitan Listrik dan Elektronik

Untuk perakitan komponen listrik dan elektronik, kita harus khawatir tentang koneksi kabel yang benar. Jika koneksi yang salah atau korsleting terjadi, seseorang dapat kehilangan suku cadang mahal yang membutuhkan waktu untuk diganti.

Untuk mempermudah pemasangan dan pengaksesan Arduino, kita harus membuat pelindung dengan papan universal, sehingga lebih mudah untuk melepas dan mengunduh kode baru di Arduino Uno, dan juga menghindari banyak kabel yang berserakan.

Untuk solenoid valve harus dibuat plat dengan proteksi optoisolated untuk drive relay, untuk menghindari bahaya terbakarnya input/output Arduino dan komponen lainnya. Hati-hati saat menggerakkan katup solenoid: katup tidak boleh dihidupkan saat tidak ada tekanan air (jika tidak, dapat terbakar).

Tiga sensor kelembaban sangat penting, tetapi Anda dapat menambahkan lebih banyak untuk redundansi sinyal.

Beberapa komponen listrik dan elektronik dibeli. Di bawah ini adalah komponen-komponennya:

- 1x Arduino Uno

- 6x sensor kelembaban tanah

- Katup Solenoid 1x 1/2 127V

- 1x servomotor 15kg.cm

- 1x 5v 3A sumber

- 1x 5v 1A sumber

- 1x modul bluetooth hc-06

- 1x Jam Waktu Nyata RTC DS1307

- 1x relai 5v 127v

- 1x 4n25 memiringkan optocoupler

-1x thyristor bc547

- 1x dioda n4007

- 1x resistansi 470 ohm

- 1x resistansi 10k ohm

- 2x piring universal

- 1x strip daya dengan 3 soket

- 2x soket pria

- 1x pasang p4

- Kabel 2 arah 10m

- kabel internet 2m

Langkah 8: Pemrograman C Dengan Arduino

Pemrograman Arduino pada dasarnya untuk melakukan kontrol kelembaban tanah vas “n”. Untuk ini perlu memenuhi persyaratan aktuasi katup solenoid, serta posisi motor servo dan pembacaan variabel proses.

Anda dapat mengubah jumlah kapal

#define QUANTIDADE 3 //Quantidade de plantas

Anda dapat mengubah waktu katup akan terbuka

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

Anda dapat mengubah Waktu Tunggu agar tanah menjadi lembab.

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

Anda dapat mengubah penundaan pelayan.

#define TEMPO_S 30 // Tunda melakukan servo.

Untuk setiap sensor kelembaban tanah terdapat rentang tegangan yang berbeda untuk tanah kering dan tanah yang sepenuhnya lembab, jadi Anda harus menguji nilai ini di sini.

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

Langkah 9: Aplikasi Seluler

Aplikasi ini dikembangkan di situs web MIT App Inventor untuk melakukan pengawasan proyek dan fungsi konfigurasi. Setelah koneksi antara ponsel dan pengontrol, aplikasi menunjukkan secara real time kelembaban (0 hingga 100%) di masing-masing dari tiga vas dan operasi yang sedang dilakukan saat ini: baik dalam mode siaga, menggerakkan servomotor ke posisi yang benar atau menyiram salah satu vas. Konfigurasi jenis tanaman di setiap vas juga dibuat di aplikasi, dan konfigurasi sekarang siap untuk sembilan spesies tanaman (selada, mint, kemangi, daun bawang, rosemary, brokoli, bayam, selada air, stroberi). Atau, Anda dapat memasukkan pengaturan penyiraman secara manual untuk tanaman yang tidak ada dalam daftar. Tanaman dalam daftar dipilih karena mudah ditanam di pot kecil seperti yang ada di prototipe kami.

Untuk mengunduh aplikasi Anda harus terlebih dahulu mengunduh aplikasi MIT App Inventor di ponsel Anda, nyalakan wifi. Kemudian di komputer Anda, Anda harus masuk ke situs web MIT https://ai2.appinventor.mit.edu/ untuk masuk, mengimpor proyek SmartHorta2.aia, dan kemudian menghubungkan ponsel Anda melalui kode QR.

Untuk menghubungkan arduino ke smartphone Anda harus mengaktifkan bluetooth di ponsel Anda, nyalakan arduino lalu pasangkan perangkat. Itu saja, Anda sudah terhubung ke SmartHorta!