Περιγραφή Κατασκευής
Το προτεινόμενο έργο αφορά στη κατασκευή και λειτουργία αυτοματοποιημένης συσκευής άρδευσης καλλιεργειών, με σκοπό τη χρήση νέων τεχνολογιών – ρομποτικής για την εξοικονόμηση χρημάτων, υδάτινων πόρων, χρόνου παραγωγής και ωφέλιμου χώρου.
Ένας ρομποτικός βραχίονας κινείται πάνω σε ράγες μέσα σε ένα χωράφι. Με τον αισθητήρα υγρασίας που διαθέτει, παίρνει μετρήσεις στα επιθυμητά σημεία και αναλόγως ποτίζει ή όχι στην συγκεκριμένη περιοχή με τη βοήθεια μιας δοσομετρικής αντλίας. Υπάρχει μια δεξαμενή νερού η οποία γεμίζει με βρόχινο νερό. Αυτό γίνεται μέσω ενός αισθητήρα βροχής που δίνει εντολή να ανοίξει το πάνω μέρος της δεξαμενής. Τέλος όλες οι πληροφορίες ποτίσματος καθώς και το ιστορικό τους εμφανίζονται σε μία εφαρμογή στο κινητό μας τηλέφωνο.
Με τη συγκεκριμένη κατασκευή γίνεται έλεγχος της ποσότητας νερού ποτίσματος και χρησιμοποίηση βρόχινου νερού για οικονομία. Επίσης δε χρειάζεται εγκατάσταση αισθητήρων και σωληνώσεων νερού σε όλη την έκταση που θέλουμε να ελέγξουμε.
Η όλη κατασκευή θα αποτελείται από:
- Σκελετό υποδοχής με σωλήνες PVC
- 4 γλάστρες πλαστικές
- Δεξαμενή νερού για συλλογή βρόχινου νερού
- Ρομποτικό προγραμματιζόμενο βραχίονα
- Μονάδες τροφοδοσίας
- Ηλεκτρονικά κυκλώματα οδήγησης
- Αισθητήρες
github link : https://github.com/anagnostoug/EcoFarmBot
Τεχνική Περιγραφή
Ο σκελετός υποδοχής θα αποτελείται από σωλήνες νερού PVC ώστε να είναι εύκολη η συναρμολόγηση και η παραμετροποίησή τους.
Οι γλάστρες θα είναι τέσσερις, πλαστικές και σε τετράγωνο σχήμα. Σε κάθε γλάστρα θα υπάρχει και led που θα αλλάζει χρώμα ανάλογα με τη μέτρηση του αισθητήρα υγρασίας.
Η δεξαμενή νερού θα είναι πλαστική σε κυλινδρικό σχήμα. Θα συνοδεύεται από ένα πλαστικό καπάκι που με την βοήθεια ενός αισθητήρα βροχής θα ανοίγει και θα κλείνει αυτόματα προκειμένου να συλλέγει το βρόχινο νερό.
Ο ρομποτικός βραχίονας θα επιτελεί διττό ρόλο. Πρώτον, θα καταλήγει σε ένα σωλήνα νερού που με την βοήθεια μιας αντλίας θα ρυθμίζει αυτόματα την συχνότητα και την περιοδικότητα ποτίσματος της γλάστρας. Δεύτερον, θα περιλαμβάνει έναν αισθητήρα υγρασίας ώστε να ποτίζεται η γλάστρα ανάλογα με τις απαραίτητες προϋποθέσεις.
Οι αισθητήρες θα έχουν τη δυνατότητα να μεταδίδουν συγκεκριμένες πληροφορίες είτε υγρασίας είτε ποτίσματος σε κινητό τηλέφωνο μεσω bluetooth.
Κατασκευή Έργου
Η υλοποίηση του έργου έγινε σε βήματα με αντίστοιχα φύλλα έργου. Όλες οι πληροφορίες βρίσκονται στον σύνδεσμο του github που υπάρχει παραπάνω.
1ο Βήμα – Σκελετός
Ο σκελετός της κατασκευής υλοποιήθηκε με σωλήνες νερού Φ.30, ώστε η συναρμολόγηση να είναι εύκολη και επεκτάσιμη.
Η κατασκευή έχει σχήμα ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου, ώστε να υπάρχει σωστή στήριξη των επιμέρους υλικών αλλά και χώρος για την τοποθέτησή τους.
2ο Βήμα – Βάση
Η βάση είναι από plexiglass και με διαστάσεις 70cm x 70 cm. Πάνω θα τοποθετηθούν 4 γλάστρες, δεξαμενή νερού, ο ρομποτικός βραχίονας καθώς και οι υποδοχές για τις πλακέτες ελέγχου της κατασκευής.
3ο Βήμα – Βραχίονας
Η συναρμολόγηση του βραχίονα είναι μια διαδικασία η οποία χρειάζεται μεγάλη προσοχή. Πρώτα συγκεντρώνουμε τα υλικά που χρειαζόμαστε για κάθε μέρος του βραχίονα και μετά να ξεκινάμε την συναρμολόγηση.
Θα χρειαστεί και τροφοδοτικό, ώστε να θέτουμε τα μοτέρ στην αρχική τους θέση, πριν την τοποθέτηση.
Η συγκεκριμένη εργασία πρέπει να γίνει με την επίβλεψη εκπαιδευτικού.
Αναλυτικές οδηγίες συναρμολόγησης θα βρείτε στο αντίστοιχο φύλλο έργου στον παραπάνω σύνδεσμο του github.
4ο Βήμα – Κατασκευή
Αφού έχουν ολοκληρωθεί τα παραπάνω βήματα, τοποθετούμε τις γλάστρες και τη δεξαμενή νερού πάνω στο plexiglass.
Στη συνέχεια δημιουργούμε τις σωληνώσεις από τις γλάστρες προς τη δεξαμενή, ώστε να συγκεντρώνει το νερό που φεύγει από κάθε γλάστρα.
Ο βραχίονας βιδώνεται πάνω στο plexiglass σε τέτοια θέση ώστε να μπορεί να προσεγγίσει όλες τις γλάστρες.
Η δεξαμενή έχει ένα καπάκι που ελέγχεται από servo motor μαζί με τον αισθητήρα βροχής. Κάθε φορά που βρέχει, το καπάκι ανοίγει για τη συλλογή του βρόχινου νερού.
Στην κορυφή του βραχίονα τοποθετείται αισθητήρας υγρασίας χώματος για τη μέτρηση που θέλουμε και επίσης σωλήνας νερού για το πότισμα, οποίος τροφοδοτείται από τη δεξαμενή νερού μέσω μιας δοσομετρικής αντλίας.
Μπροστά από κάθε γλάστρα τοποθετούνται LED που αλλάζουν χρώμα ανάλογα με την υγρασία του χώματος.
5ο Βήμα – Συνδεσμολογία
Για την κατασκευή χρησιμοποιύνται τα παρακάτω εξαρτήματα και modules:
- Arduino Mega
- Arduino Mega Shield
- Arduino Bluetooth
- Arduino Soil Sensor
- Arduino Rain Sensor
- Arduino Relay
- Arduino Servo Motor
- Peristaltic Pump
- Not Gate
- RGB Led Strip
- PC Power Supply
Η συνδεσμολογία γίνεται βάση του παρακάτω αναλυτικού σχεδίου.
θα βρείτε όλα τα φύλλα έργου της κατασκευής και το παραπάνω σχέδιο σε μεγαλύτερη εικόνα στον παραπάνω σύνδεσμο του github.
6ο/7ο Βήμα – Ανάπτυξη Εφαρμογής / Προγραμματισμός
Η εφαρμογή αναπτύχθηκε στην πλατφόρμα MIT App Inventor 2 (https://appinventor.mit.edu/). Πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης εφαρμογών για συσκευές Android. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη χρήση του περιβάλλοντος είναι η ύπαρξη λογαριασμού e-mail στη Google.
Ο προγραμματισμός του Arduino έγινε με το Arduino IDE.
Ο αναλυτικός οδηγός σχεδίασης της εφαρμογής καθώς επίσης και ο κώδικας του Arduino βρίσκονται στον παραπάνω σύνδεσμο του github.