Моя умная теплица возможная форма презентация реферат макет
Обновлено: 04.05.2024
Основные этапы разработки и апробация устройства "умная" теплица на основе микроконтроллера компании Arduino nano. Принципы поддержания благоприятного микроклимата теплицы как его основная задача. Системы полива, охлаждения, обогрева, освещения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | научная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.11.2018 |
| Размер файла | 346,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Введение
теплица полив обогрев микроконтроллер
Россия располагается в северных широтах и является аграрной страной. Треть населения России проживает в сельской местности. Из-за короткого теплого летнего периода (всего три месяца) в нашем Уральском регионе невозможно создание достаточно эффективного овощеводства и мы практически не имеем возможности получать урожай круглый год.
К тому же, в связи с последними событиями, поставки животной и растительной продукции из зарубежных стран в Россию запрещены продовольственным эмбарго, которое начало действовать 7 августа 2014 года. Данные события располагают к поднятию и развитию отечественного сельского хозяйства и созданию высокоэффективных, высокотехнологичных ферм и хозяйств.
Целью данной работы является создание автоматизированной теплицы.
Объектом исследования является изучение связанной работы датчиков температуры, освещенности и влажности dht11 с микроконтроллером Arduino nano на atmega 328.
В качестве предмета исследования мы выбрали автоматизацию теплицы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить принцип работы микроконтроллера Arduino nano на atmega 328
2. Изучить связанную работу датчиков разных показателей с микроконтроллером Arduino nano на atmega 328.
В ходе исследования проблемы мы применял следующие методы: анализ литературы, моделирование и изготовление изделия.
1. Устройство теплицы
1. Основание из дерева - 1 шт. 50 см х 50 см
2. Железные дуги - 2 шт. 50 см х 35 см
3. Каркас из железа - 1 шт. 50 см х 50 см х 35 см
4. Поликарбонат - 100 см х 50 см
5. Пластиковые трубочки для полива - 10 шт.
6. Водопровод из напорных труб (ПВХ) d=20 мм
7. Емкость для воды V = 5 л - 1 шт.
8. Светодиодные ленты желтого и белого цвета (0,5 м) - 4 шт.
9. Емкости для растений - 2 шт.
10. Источник тока 12 В, USB 5 В - 1 шт.
11. Кулеры - 2 шт.
12. Лампы накаливания 10 Вт - 4 шт.
2. Устройство печатной платы
1. Микроконтроллер Arduino nano на atmega 328
2. Термодатчик DHT11
3. Датчик влажности почвы
4. Датчик освещённости - фоторезистор
5. Источник постоянного тока 12В 150Вт 13А компании Sparkman
6. Реле компании OEG версия OUAZ-SH112L
7. Транзисторы s9015c331 - 4 шт.
8. Сопротивления номиналом 550 Ом - 4 шт.
9. Сопротивление номиналом 10 кОм - 1 шт.
10. Сопротивление номиналом 4.7 кОм - 1 шт.
11. Сопротивление номиналом 400 Ом - 4 шт.
12. Светодиоды - индикаторы работы реле - 4 шт.
13. Светодиоды - защитные элементы для реле - 4 шт.
3. Принцип работы
Модель теплицы установлена на деревянное основание (рис. 1,2) размерами 50 см х 50 см. Каркас теплицы сделан из металла, на которые прикреплён поликарбонат (см. Приложение 1).
В центре деревянного основания вмонтирован водопровод, в заднюю стенку теплицы вмонтирована система охлаждения, передняя стенка теплицы отсутствует в целях наглядной работы. Справа и слева от водопроводной системы располагаются ящики с растениями. (см. Приложение 2)
Блок управления и емкость с водой для полива располагается с правой части теплицы.
Система освещения состоит из источника тока, светодиодных лент и фоторезистора. Мы выбрали светодиодные лампы, в виде лент, (рис. 4) так как этот вариант представляется самым выгодным, потому что такие лампы экономны, долго работают, безопасны и для их функционирования достаточно низкого напряжения в электросети. В настоящих теплицах можно будет использовать светодиодные лампы большей мощности и большее количество.
Светодиодные светильники для растений имеют монохроматическое излучение, чем и обусловлена их эффективность. Для данной теплицы мы выбрали оранжевый цвет светодиодов, так как он больше подходит для растений в начальный период развития. Как только уровень освещенности в дневное время суток падает (это определяется с помощью фоторезистора), автоматически включается оранжевая светодиодная лента, имитируя солнечное освещение, в ночное время суток для освещения включается белая светодиодная лента.
Система охлаждения состоит из термодатчика и кулеров. (рис. 5) Как только температура воздуха в теплице достигает 25 0 С - это температура выше комфортной температуры для наших растений, то автоматически включается система вентиляции. Через первый верхний круглый кулер происходит вывод горячего воздуха из теплицы, он располагается в верхней части теплицы, потому что, как известно горячий воздух легче холодного и под действием Архимедовой силы поднимается вверх. Нижний квадратный кулер подаёт холодный воздух из окружающей среды. Таким образом происходит циркуляция воздушных масс внутри теплицы. Когда температура внутри теплицы достигает 20 0 С, то система выключается. Данные температуры были выбраны из-за нашего вида растений. Для других растений диапазон температур можно будет изменять.
Система отопления состоит из термодатчика и 4 ламп накаливания мощностью 21 Вт каждая. Лампы накаливания установлены вдоль железного основания внизу теплицы, по 2 на каждый ряд растений. Если температура воздуха в теплице опускается ниже 20 0 С (это фиксируется термодатчиком), то подаётся команда микроконтроллеру, и включаются данные лампы для нагревания воздуха. Почему мы выбрали именно такой способ обогрева теплицы? Мы посчитали его наиболее пожаробезопасным в данной модели теплицы, в отличие от первоначального плана - установить нихромовую дугу. В реальной теплице возможно установить тепловую пушку.
Системами охлаждения, освещения и полива управляет микроконтроллер Arduino nano на atmega 328 (рис. 6), который установлен на плате, сделанной своими руками.
5. Автоматизация теплицы
Arduino Nano - Платформа Nano, построенная на микроконтроллере ATmega328 (Arduino Nano 3.0), имеет небольшие размеры и может использоваться в лабораторных работах. Питается от USB 5 В, имеет аналоговые и цифровые выходы. Аналоговые - сигнал в виде чисел от 0 до 1023, цифровые 1 или 0.Микроконтроллер Arduino nano на atmega 328 установлен на печатной плате (рис. 7,8) схема, которой представлена в Приложении 3, 4. К порту A (аналоговому) микроконтроллера подключены датчики температуры, влажности почвы и фоторезистор. Они передают значения от 0 до 1023. ЖК дисплей подключается к А4 и А5 (scl и sda), так как через них передаётся информация на монитор, а GNB и 5 В это его питание. Реле, которыми управляются все системы теплицы подключены к порту D.
Реле открывается от источника постоянного тока 12 В. Реле К1 отвечает за светодиодные ленты, реле К2 отвечает за кулеры, реле К3 отвечает за лампы накаливания, реле К4 за систему полива. При подачи тока на реле замыкаются Х1 между собой и начинает работать светодиодная лента. Остальное работает аналогично.
Когда микроконтроллер получает данные о снижении температуры, подаётся управляющий сигнал, который включает реле обогрева. Если температура повышается, включается вентиляция. Когда микроконтроллер получает данные о снижении влажности почвы, подаётся управляющий сигнал, который включает реле полива. Таким же образом и с фоторезистором.
Частота опроса микроконтроллером датчиков:
· на датчик влажности почвы поставили запрос раз в 5 секунд;
· освещения раз в 5 минут;
· температуры воздуха раз в 5 секунд.
По схеме к Х6-Х9 подключаются выходы (рис. 9), на которые будут одеваться специальные провода от датчиков. А к Х5 зажим (рис. 10).
На схеме элементы VD 1-4 - светодиоды, являющиеся защитой транзистора от напряжения самоиндукции реле. После снятия напряжения с катушки, от неё идёт отдача напряжения (напряжение самоиндукции), импульс, амплитудой выше приложенного напряжения, который и гасит эти диоды, без диодов возможен выход из строя ключевого транзистора.
Текст программы работы нашей теплицы представлен в Приложении 5.
Источник тока на 12В, 13А с USB разъемом для питания контроллера с линии блока на 5В переделан из блока питания ПК таким образом: необходимо замкнуть на разъеме подачи питания между собой контакт 16 (power on серого цвета) с контактом 17 (общий провод gnd черного цвета). Для этого мы выпаяли все лишние провода и встроили перемычку прямо на плате, таким образом замкнув эти два провода (рис. 11,12,13)
В ходе проектно-поисковой деятельности все поставленные нами задачи были решены.
3. Мак-Комб Гордон, Бойсен Э. Радиоэлектроника для чайников
Подобные документы
Разработка структурной схемы системы контроля микроклимата теплицы. Формирование выходных сигналов для запуска исполнительных устройств проветривания, нагрева, полива. Выбор температурного датчика. Пульт управления и устройство визуальной индикации.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 25.03.2015
Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами. Процесс работы с микроконтроллерами. Теоретические сведения о платформе Arduino. Установка драйверов для Arduino Duemilanove, Nano или Diecimila в Windows 7, Vista или XP.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.09.2014
Обзор системы управления микроклиматом FC-403-65. Разработка структурной схемы системы управления температурным режимом теплицы. Выбор датчиков и исполнительных механизмов, принципиальная схема их подключения. Разработка инструкций по эксплуатации.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 10.04.2017
Разработка микропроцессорной системы управления микроклиматом в теплице. Требования пользователя в автоматизированной системе, алгоритм ее функционирования. Мониторинг и индикация температуры и влажности в соответствии с выбранным режимом работы.
курсовая работа [455,4 K], добавлен 21.12.2015
Упрощенная модель системы регулировки. Стандартный конструктив Ардуино с платами расширения. Внешний вид Ардуино Uno. Среда разработки Arduino. Встроенный текстовый редактор программного кода. Программа управления шаговым двигателем в однофазном режиме.
НАША УМНАЯ ТЕПЛИЦА
1 муниципальное автономное общеобразовательное учреждение " Средняя общеобразовательная школа № 2 с углубленным изучением физики, математики, русского языка и литературы" (Школа № 2)
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Предмет исследования: теплица
Объект исследования: комфортные условия для роста и развития растений в теплице.
Задачи:
изучить литературу по данной теме, а именно какие факторы влияют на комфортную жизнь растений в теплице: температура, влажность, освещенность, содержание углекислого газа;
найти информацию о платформе Arduino и принципах ее работы;
продумать схему для сборки умной теплицы;
разработать алгоритм сбора информации с датчиков, контролирующих комфортные условия роста и развития теплолюбивых культур;
подобрать комплектующие для реализации проекта;
написать алгоритм и код программы автоматизации процессов с помощью программного обеспечения и консультации папы;
испытать работу мини теплицы;
провести экономические расчеты для большой теплицы на дачном участке.
Давайте рассмотрим подробнее, что же происходит в конструкции теплицы, которой не ведома автоматика и контроль за ее микроклиматом ведется по возможности, хотя и фактически каждый день.
1.2 Освещение
Любые растения нуждаются в 12-16-ти часовом освещении в сутки. Как только продолжительность дня становится короче 10 часов, растения попросту перестают расти. Но и круглосуточно освещать теплицу не нужно. Для растений существует своя норма ночного покоя-6 часов.
Впервые опыты со светодиодами в теплице проводились в Дании. В итоге при использовании 50 тысяч светодиодов было сэкономлено около 40% энергии на огромной площади, а растения стали расти еще более интенсивнее. У цветов появлялось больше бутонов. И при этом в промышленных теплицах уже меньше использовались химикаты для регулировки роста растений.[1]
Фотосинтез — это процесс, при котором из углекислого газа и воды на свету образуются органические вещества. Общая формула фотосинтеза выглядит следующим образом:
Вода + Углекислый газ + Свет → Углеводы + Кислород
Выделяющийся при фотосинтезе кислород поступает в атмосферу. В верхних слоях атмосферы из кислорода образуется озон. Озоновый экран защищает поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения, что сделало возможным выход живых организмов на сушу.
Фотосинтез – это основа питания растений. Научно доказано, что 95% урожая определяют органические вещества, полученные растением в процессе фотосинтеза, и 5% – те минеральные удобрения, которые садовод вносит в почву.
Современные дачники основное внимание уделяют почвенному питанию растений, забывая о его воздушном питании. Неизвестно, какой урожай могли бы получить садоводы, если бы они внимательно относились к процессу фотосинтеза[3].
Свет, участвующий в процессе фотосинтеза, попадает в хлоропласты – внутриклеточные полуавтономные органеллы, содержащие зеленый пигмент. Под действием солнечного света хлоропласты вытягивают воду из почвы, разделяя ее на водород и кислород. Световая энергия собирается в специальные отсеки хлоропластов, называемые тилакоиды, а затем делит молекулу воды на кислород и водород.
Часть кислорода вырабатывается в атмосферу, а часть идет на дыхание растения. После чего углекислый газ в пиреноидах (белковых гранулах, окруженных крахмалом) смешивается с водородом и образует молекулы сахара. В результате этой реакции также выделяется кислород.
Соединяя сахар, с добываемыми из почвы азотом, серой и фосфором, зеленые растения производят крахмал, жиры, белки, витамины и другие сложные соединения, необходимые для их жизни.
Хотя в абсолютном большинстве случаев фотосинтез протекает под воздействием солнечного света, в нем также может участвовать и искусственное освещение. Растение поглощает свет при помощи зеленого вещества, которое называется хлорофилл. Хлорофилл содержится в хлоропластах, которые находятся в стеблях или плодах. Особенно большое их количество в листьях, потому что из-за своей очень плоской структуры листок может притянуть много света, соответственно, получить намного больше энергии для процесса фотосинтеза.
После поглощения хлорофилл находится в возбужденном состоянии и передает энергию другим молекулам организма растения, особенно, тем, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе. Второй этап процесса фотосинтеза проходит уже без обязательного участия света и состоит в получении химической связи с участием углекислого газа, получаемого из воздуха и воды. На данной стадии синтезируются разные очень полезные для жизнедеятельности вещества, такие как крахмал и глюкоза.
Эти органические вещества используют сами растения для питания разных его частей, а также для поддержания нормальной жизнедеятельности.
Для повышения продуктивности фотосинтеза необходимы следующие условия:
Оптимальный световой режим – интенсивность освещения и длительность светового дня. Практически зависит от густоты посевов, ориентирования их рядов, искусственного освещения в теплицах. Следует также учитывать и разницу в освещении светолюбивых и теневыносливых растений.
Благоприятный температурный режим (20-25С) при выращивании растений в теплице.
Достаточная для данной культуры увлажненность почвы, регулирование, которой можно осуществлять орошением (поливом) или осушением.
Нормальное содержание диоксида углерода в воздухе (особенно в теплицах), так как снижение его содержания тормозит фотосинтез, а повышение угнетает процесс дыхания.
Достаточное содержание минеральных солей в почве.[4]
1.4 Вегетативный период растений
Секрет успешного выращивания состоит в том, чтобы понять, как растения растут и приносят плоды! Независимо от условий выращивания, в помещении или на улице, им нужны одинаковые требования для роста. Растениям нужен свет, воздух, вода, питание, субстрат, тепло для производства плодов и роста. Без одного из этих жизненно важных факторов, оно перестает расти и вскоре погибает. В помещении свет должен быть определенного спектра и интенсивности; воздух должен быть теплым, в меру сухим, обогащенным углекислым газом; вода должна быть в достатке, но не в избытке, и среда выращивания должна содержать определенное количество питательных веществ для бурного роста. Когда все эти требования выполнены на оптимальном уровне, результатом будет и оптимальный рост.
Растение должно развить здоровую и густую корневую систему для лучшего усвоения питательных веществ, и надземную структуру для лучшего получения доступного света.
1.5 Капельный полив
Капельный полив - это метод, когда поливная вода малыми дозами подаётся непосредственно под корни растений, с помощью капельниц-дозаторов и используется наиболее эффективно.
Преимуществ у капельного полива очень много, они очевидны и подтверждены многолетней практикой садоводов большинства стран мира, это:
- более ранний и обильный урожай;
- предотвращение появления сорняков;
- предупреждение почвенной эрозии;
- предотвращение распространения болезней;
- экономия поливной воды (приблизительно наполовину) благодаря тому, что исключаются её испарение и инфильтрация;
- сокращение использования удобрений;
-невозможность попадания поливной воды на растения, что полностью исключает солнечные ожоги;
-предотвращение образования корки на поверхности почвы, что даёт лучшую вентиляцию корням;
- возможность непрерывного и равномерного полива без вашего присутствия и участия, все 24 часа в сутки, при любом ветре;
- действия по обработке растений и уборке урожая можно осуществлять в любое удобное время, не ориентируясь на полив;
- простота и доступность монтажа и ухода;
-нет необходимости перекладывать шланг, рискуя покалечить или сломать растения, разводя по дорожкам грязь (один раз уложил и забыл);
- эффективное использование трудозатрат;
- значительное увеличение интервалов между рыхлением и прополкой;
- увеличивается срок хранения выращиваемых растений;
- сокращение износа трубопроводов;
- значительная экономия денежных средств.[6]
Arduino– это небольшая плата, с собственным процессором и памятью. На плате также есть пара десятков контактов, к которым можно подключать всевозможные компоненты: лампочки, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и вообще всё, что работает от электричества (Приложение2).
В процессор Arduino можно загрузить программу, которая будет управлять всеми этими устройствами по заданному алгоритму. Таким образом, можно создать бесконечное количество уникальных классных гаджетов, сделанных своими руками и по собственной задумке. Для того, чтобы понять идею, взгляните на иллюстрацию в приложении 2. Она не отражает и миллионной доли всех возможностей, но всё же даёт первичное представление.[7]
Принципиальная схема составлена в бесплатной программе Fritzing 0.9.328.(Приложение 3). Программа легка в освоении, в своей библиотеке содержит много датчиков. Перед началом программирования необходимо нарисовать блок схему работы программы. Для этого я использую бесплатную программу Diagram Designer 1.28 (Приложение 4 ).
Код программы пишется в официальной среде разработки Arduino IDE 1.6.9.(Приложение 5).
Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++. Он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.
Простейшая Arduino-программа состоит из двух функций:
setup(): функция вызывается однократно при старте микроконтроллера.
loop(): функция вызывается после setup () в бесконечном цикле все время работы микроконтроллера.
В интернете очень много примеров для реализации работы конкретных датчиков. Наша задача собрать все это воедино, доработать алгоритмы работы, чтоб устраивало нашим потребностям.
Технические характеристики материалов, которые мы использовали в проекте мини теплицы, приведены в приложении 6 .
Опишем этапы сборки проекта.
Сначала создаем модель теплицы на бумаге. Продумываем, какие параметры будем замерять, согласно комфортным условиям для роста и развития растений. Рисуем схему (Приложение 7)
На макетной плате собираем опытный образец, в дальнейшем все провода были спаяны или использованы соответствующие разъемы.(Приложение 8)
Разрабатываем механизм реализации полива. Для этого нам понадобились - датчик влажности почвы, реле включения насоса.
Подключаем дисплей для индикации показания датчиков, который позволяет проверять, корректно ли работает алгоритм работы датчиков.
Проектируем и монтируем контроль освещения: фоторезистор, фотолампа, реле для включения лампы.
Для контроля влажности и температуры воздуха внутри теплицы устанавливаем соответствующий датчик.
Монтируем вентилятор с заслонкой для микропроветривания и сервопривод для открывания заслонки. Для сквозного проветривания подключаем к работе сервопривод для открывания форточки теплицы.
Монтируем инфракрасный порт с пультом для дистанционного управления. Схема включения датчиков показана в Приложении 9. В данном проекте реализовано 3 режима функционирования системы:
Базовый режим - управление устройствами происходит в соответствии с показаниями датчиков.
Демонстрационный режим - управление устройствами происходит с пульта (используется для проверки работоспособности, как подготовка перед взлетом самолета проверяют все системы на земле)
Режим настроек - изменение границ регулирования. Данный режим нужен для автономного использования системы, изменение режимов работы без подключения к компьютеру и без перепрограммирования. Настройки хранятся в энергонезависимой памяти Arduino (такие как границы контроля влажности/температуры). Это особо актуально, если мы захотим выращивать разные типы растений в одной теплице. Одним требуется больше тепла, другим больше воды.
Устанавливаем поплавковый датчик в бочке, который осуществляет защиту для насоса. Работа насоса без воды быстро выведет его из строя. Так как вода, в данном случае является еще и смазкой для движущихся частей и охладителем для трущихся.
В случае опрокидывания емкости с водой или не герметичности системы подачи воды устанавливаем датчик протечки, который сможет защитить электронику от короткого замыкания.
Установим пьезоэлемент со звуковым сопровождением, который будет сигнализировать о низком уровне воды в бочке и о протечке воды в теплице.
Прописываем алгоритм (Приложение 10) и код программы (Приложение 11).
14. Производим экономический расчет нашего проекта. С ним можно ознакомиться в Приложении 14. И делаем экономические расчеты для использования данного проекта на большой теплице. Эти расчеты представлены в Приложении 15.
3.1 Принцип функционирования системы
После подачи питания происходит базовая настройка системы в соответствии с сохраненными в памяти настройками (макс/мин влажность почвы для включения/выключения насоса, макс/мин температура/влажность воздуха для проветривания и т.п.). Затем происходит опрос инфракрасного датчика не поступил ли сигнал на переход в режим ДЕМО или режим настроек, если нет, запускается базовый режим работы по функционированию устройств в зависимости от показаний датчиков. Считываются показания, сравниваются с границами регулирования и, если требуется, включаются соответствующие устройства.
3.2 Проблемы, возникшие в ходе реализации проекта
В ходе реализации нашего проекта мини умной теплицы, у нас возникли проблемы следующего характера:
1.Когда калибровали положение сервопривода поднятия форточки, сгорела сама плата Ардуино.
Предположительно произошло короткое замыкание или же чрезмерная нагрузка на встроенный преобразователь питания. Для исключения возникновения подобной ситуации добавили предохранители и внешний преобразователь питания.
Во избежание повторения данной ситуации было установлено 2 предохранителя на линию 5В и на линию 12В, так же подключил внешний преобразователь питания из 12В в 5В (старая автомобильная зарядка для машины), чтоб разгрузить внутренний преобразователь Ардуино.
2. Автономное сохранение настроек внутри платформы для изменения режимов содержания разных видов растений.
3. Недолговечность датчика уровня влажности почвы из-за коррозии.
Система оказывается намного точнее простого тактильного ощущения. Если человек будет считать землю полностью сухой, датчик покажет до 900 единиц влажности грунта (при оценке в десятеричной системе), сразу после полива это значение падает до 200-300 единиц. После этого датчик позволит контролировать изменение содержания влажности в грунте.[7]
Для дальнейшего развития проекта ставлю перед собой следующие задачи:
Установить датчик контроля углекислого газа и продумать способы увеличения концентрации этого газа;
Для использования теплицы в периоды ранней весны и поздней осени, а так же холодного летнего периода продумать принудительный обогрев;
Предусмотреть использование увлажнителя воздуха в случае засушливого лета;
Проработать дневной и ночной режим температуры и содержания CO2;
Смонтировать систему так, чтобы можно было управлять ей с пульта дистанционного управления на большие расстояния. И рассмотреть возможность использования Wi-Fi/3G модуль и приложения на Android для смартфона.
Жизнь растения, его рост и развитие, урожайность зависят от определенных внешних условий среды. Основные из них - тепло, свет, вода, воздух, питательные вещества. Они необходимы растению в комплексе, и ни один из них не может заменить другой.
Считаю, что поставленные перед собой задачи я выполнил, цели достиг.
Пособие по биологии для абитуриентов/ Р.Г. Заяц, И.В. Рачковская, В.М. Стамбровская. – 4-е изд. – Минск: Вышэйшая школа, 1998. – 510 с.
Слайд 3: Принцип работы
Теплица работает от батарейки – источник энергии. Контроль за температурой в теплице выполняют специальные датчики. В теплице размещается насос, один его конец опускается в емкость с водой (в нашем случае в бутылку), а другой подключен к растениям. При высыхании почвы насос приводится в действие – производится орошение. Еще есть контроль уровня воды в емкости, влажности в теплице и света в ней. Например, при низком уровне света светодиодная загорается белым светом, а при маленьком уровне воды синим. Для удобства все данные выводятся в последовательный порт. Принцип работы 3 Умная теплица
Слайд 4: Основные элементы
Компонент Изображение Контроллер Arduino Основой набора является микроконтроллерная плата Arduino на основе микросхемы ATmega2560. Именно она хранит в себе исходный код и именно она выполняет его в соответствии с заданным алгоритмом. Плата расширения IO Sensor Shield расширяет возможности контроллеров Arduino по подключению датчиков и модулей путем увеличения количества точек (контактов), подключения линий ввода/вывода и линий питания. На плате также находится один светодиод, одна кнопка сброса контроллера, разъемы для подключения внешнего питания. Кабель USB Предназначен для подключения контроллера к ПК для загрузки и обновления скетчей (исходной программы). Датчик освещенности Модуль выполнен на основе фоторезистора. C датчиком уровня освещённости ваше устройство сможет отличить день от ночи, солнечную погоду от пасмурной, тень отсвета. Провод для подключения аналогового датчика освещенности. Основные элементы 4 Умная теплица
Слайд 5: Основные элементы
Сервомотор MG995-180 Предназначен для управления вентиляцией, путем поднятия крышки теплицы Модуль датчика температуры и влажности DHT11 Цифровой датчик температуры и относительной влажности воздуха. Подходит для разработки устройств для интернета вещей. Модуль датчика влажности Модуль датчика влажности — простой в устройстве датчик для определения влажности земли, в которую он погружен. Он позволит узнать о недостаточном или избыточном поливе ваших домашних или садовых растений. Плата питания с клеммными колодками Power Hub C1 Применяется для разводки питания на различные устройства Водяная помпа 12В с резиновыми креплениями Водяная помпа предназначена для подачи воды при поливе растений. Компонент Изображение Основные элементы 5 Умная теплица
Слайд 6: Этапы сборки теплицы
Сборка элементов осуществляется следующим образом : Этапы сборки теплицы 6 Умная теплица
Слайд 7: Этапы сборки теплицы
Умная теплица 7 Этапы сборки теплицы Собрать корпус и крышу теплицы Закрепить электрические компоненты, протянуть провода Подключить последовательно по схеме блок питания, датчики, сервоматор, остальные элементы Перед проверкой обязательно необходимо проверить все соединения !
Слайд 8: Алгоритм работы системы (программирование)
8 Умная теплица
Слайд 9
Написание скетча 9 Умная теплица В данном отрезке представлены сформированные библиотеки и пины (порты) для настройки и подключения датчиков. Реализуется проверка работоспособности программы.
Слайд 10
10 Умная теплица В данном отрезке мы объявляем переменные и вывод им данные Устанавливается режим работы всех основных систем теплицы (влажность, освещение, уровень воды) Написание скетча
Слайд 11
11 Умная теплица Завершающие условия работы теплицы – программирование выключения светодиодной ленты и подачи воды Написание скетча
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Макет теплицы
В варианте умного дома назначение теплицы мы видим выращивание капусты, томатов, огурцов и других растений. Она может находиться вдали от дома и быть автономной так как может работать от аккумуляторной батареи с возможность подзарядки от солнечных батарей.
Цифровое устройство, для автоматического управления теплицей.
Позволяет производить программируемое автоматическое управление устройствами с учетом суточного реального времени по таймеру, а имеющаяся функция термодатчика позволит управлять устройствами и по температуре.
Такое устройство на сегодняшний день будет актуально для экономии электроэнергии освещения, оптимизации работы наружного освещения. Поддержание установленного температурного режима в теплице или определенного микроклимата в определенном диапазоне температуры.
Цифровое устройство представляет собой микропроцессорное программируемое устройство, обладающее следующими особенностями:
Распространенный микроконтроллер ATmega8.
Три независимых исполнительных канала. (Два канала таймеры, один канал термодатчик)
Независимые временные интервалы таймеров для каждого канала.
Каждый канал таймера, имеет по три настраиваемых периода включения – выключения, для исполнительных устройств.
Режим работы таймера, суточный с 00:00. до 23:59.
Точность программируемых таймеров от 1 минуты. Общей сложностью для каждого канала, от 1 минуты до 24 часов.
Полное управление таймером с помощью 4-х кнопок.
Управление от внешнего датчика (Выносной фотодатчик.)
Совместная или независимая работа каналов таймера и фотодатчика.
ЖК графический дисплей.
Индикация состояния каналов таймера на дисплее.
Функция общего сброса из пользовательского меню.
Принципиальная схема цифрового устройства управления:
В качестве датчика может использоваться фоторезистор или фототранзистор.
Выбор использования опции управления от внешнего датчика, производится по усмотрению пользователя из пользовательского меню, для каждого канала отдельно.
Установка периодов включения
Отрезок времени установки активности диапазона на включение, с 00:00. до 23:59.
В связи с тем, чтобы не было промежутка невключения исполнительного устройства с 23:59. до 00:00. , время таймер считает так, здесь на это нужно обратить внимание.
Текущее состояние нагрузки индицируется в режиме основного экрана графическими символами 1 и 2, соответствующие номерам каналов таймера.
Состояние функции день - ночь отображается в режиме основного экрана, этакими графическими символами солнца и луны.
Все данные настроек, периодов включения - выключения, автоматически сохраняются в энергонезависимой памяти МК.
Информация выводимая на экране дисплея:
FUSE: для работы МК, выставляются на тактовую частоту 4 МГц. МК тактируется от внутреннего RS осциллятора.
Комплектующие: ЖКИ 16х2 на базе контроллера HD44780 или KS0006, МК ATmega8 с любой буквой, в DIP исполнении, можно применить и в корпусе TQFP. Популярная специализированная часовая микросхема DS1307, ведет подсчет реального времени в секундах, минуты, часы, дни, месяц и год вплоть до 2100 г. Автономное питание микросхемы DS1307, от одной 3-х вольтовой батарейки, способно поддерживать микросхему DS1307 в рабочем состоянии, в течение 10 лет. Обвязка микросхемы DS1307 минимальная: кварц на 32768 Гц и батарейка на 3V.
Читайте также: